多孔介质导热系数对SOFC复合阳极管道流场影响

摘要

多孔阳极支撑的SOFC结构有利于降低操作温度，可直接采用烃类作为燃料，具有良好的发展前景。阳极复合管道由多孔阳极、气体流动通道、固体支撑平板组成。采用三维数值模拟方法，对多孔阳极介质导热系数对复合管道内部各类流场参数的影响进行了分析。结果显示：重整反应主要发生在多孔介质表面薄层内，所需热量由电极底部发生的电化学反应产生，经过多孔介质的传热来提供；多孔介质导热系数的提高有利于热量传递，即有利于介质内部温度的提升；在多孔介质表层，由于热量传递路径较长，这种温升较小，不会对重整反应起到明显的加速作用，因此气体混合物的浓度分布不会产生明显变化；随着多孔介质深度的加大，温升幅度逐渐提高，从而产生较大温度梯度；温度梯度最大值出现在阳极左下角，该位置即为热应力破坏的最危险区域。因此，在阳极结构设计时，多孔介质导热系数不宜过大，并要注意对危险区域的保护。