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固体氧化物燃料电池中三相界面的反应分析

1、目的

固体氧化物燃料电池在高温下运行,并且可以实现高发电效率。但是,为了进一步提高效率,减少“气相-电解质-电极”三相界面处的电极过电压十分重要。因此,该研究的目的是追溯电极和电解质中发生的基本反应的动力学,并通过多尺度模拟来阐明现象的本质。

2、计算方法

该分析模型根据河野等人的论文1,基于一维图形电极进行了公式化。使用以化学反应中的净通量为源项的扩散方程作为控制方程。此外,施加边界条件,以使三相界面处的化学物质通量等于通过电荷转移反应产生的化学物质的净生成率。

由于此分析中,表面化学反应和扩散的时间尺度有很大差异,因此控制方程相对于时间隐式离散,同时对于同一方程的空间离散应用有限元方法。作为计算条件,设定工作温度为973K、全压为1.0×105Pa、YSZ孔隙率为3.7%。

3、结果及考察

为了评估该分析结果,比较了计算得到

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