在固体氧化物燃料电池（SOFC）的研发中，数值模拟法发挥着很大的作用。其原因是通过实验难以测量在高温下工作的SOFC电池电堆内部产生的热流动现象和电化学现象。此前，虽然已经报告了各种SOFC的数值模拟，包括以电极内部的电气化学反应为对象的微观尺度到假定实机的电池堆尺度，但是进行涉及大规模现象的多尺度模拟时，仍存在计算负荷大的问题。

为此，通过对电极的微结构、流路结构、运行条件等进行各种调整来探索最佳结构和运行条件的参数研究在实际设备的开发中很有必要，但在实际操作中非常困难。

因此，本研究开发了一种用于预测实用规模的SOFC电池电堆性能的新型数值模拟法。所提出方法的概念图如下图所示。

利用一维单电池性能数据库对实用规模的SOFC进行数值模拟的新方法原理图

首先，着眼于电池堆内部产生的热流动现象和电化学现象的特性时间大不相同这一事实，预先在一维单电池元件中进行考虑了电池厚度方向的电位和气体浓度分布的数值模拟，从而构建单电池性能的数据库。

然后，将实用尺寸的电池分割成多个一维单电池元件，根据每个单电池所在位置的气体浓度和端电压从数据库中引用数据表示各自的性能。在此基础上，通过汇总构成实用电池的多个单电池的性能预测实用电池的性能。

另外，通过求出单电池对正弦波输入电压的响应电流，预测阻抗特性并建立数据库，同时也预测出实用电池的阻抗特性。将建立数据库时使用的一维单电池模型和实用电池模型都与实验值进行比较后，显示出良好的一致性。

一旦建立了数据库，就可以通过实际的计算负荷来预测各种运行条件下的实用电池的性能，因此，通过改变端电压和燃料利用率进行模拟，来阐明实用电池的发电效率如何发生变化。

基于单电池性能数据库的SOFC电堆新型数值模拟法的开发