IT-SOFC阳极表面催化反应机理与传递过程的数值模拟与分析.pdf

第64卷第6期 化工学报 V01．64No．6 2013年6月 C1ESCJournal June2013 IT—SOFC阳极表面催化反应机理与传递过程的 数值模拟与分析 杨 超1，杨国刚1，岳丹婷1，袁金良2 (1大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连116026；2瑞典隆德大学能源科学系，隆德22100，瑞典) 摘要：固体氧化物燃料电池(SOFC)具有效率高、污染低、对燃料适应性好、功率大等特点。其性能与工作状 态受发生在多孑L阳极的化学反应与多种传递过程耦合的影响。基于流体力学方程组和多步基元化学反应模型， 建立了描述上述耦合特性的三维数学模型，并自编程序求解分析。结果显示：重整反应主要发生在靠近通道进 口的多孑L阳极，表面成分Ni。的覆盖率占70％～80％，其他主要表面成分为CO，占20％～25％，H；占6％，O， 占1．5％；Ni。随工作温度升高而增加；加强吸附基元反应会提高燃料利用率和工作温度；渗透率增加会提高反 应气体在多孔介质内的传递效果，但催化反应会因接触不充分而减弱。通过考虑基元反应机理研究表明，在微 观层面，催化剂Ni利用率不高，催化反应受温度、化学反应速率常数、孔隙率等参数影响较大。 关键词：CFD分析；SOFC模型；基元反应；化学反应速率常数；渗透率 1KII：10．3969／j．issn．0438—1157．2013．06．041 911．47 中图分类号：TM 文献标志码：A CFD for reactions and analysiscatalytic transportprocesses inanodesof11、-SoFC YANG Cha01，YANG Dantin91，YUANJinlian92 Guogan91，YUE (1Marine Maritime 11 College，Dalian 6026，Liaoning，China； Engineering University，Dalian 2 of Science，Lund 22100，Sweden) DepartmentEnergy University，Lund oxidefuelcell(SOFC)isof of of Abstract：Solid advantageshighefficiency，low usablefuel and andworkconditionis affectedelectro— typeshighpower，etc．Itsperformance strongly by chemicalreactions withvariouskindsof inthe anode．Inthis coupling transportprocessesoccurringporous work，a3Dmodelis todescri