固体氧化物燃料电池温升模拟中入口异常高温度梯度研究

摘要

针对固体氧化物燃料电池热循环失效问题,建立了固体氧化物燃料电池热气体预热动态模型,研究了电池内最大温度梯度分布规律和入口异常高温度梯度形成的原因,结果表明:在热气体参数和预热方式变化时,电池内最大温度梯度始终处于电池入口边缘处的电极表面;电池入口处存在异常高的温度梯度,且在入口一小段区域内,温度梯度沿流动方向迅速下降;其原因是模型中入口采用均一的平均速度和温度,“入口效应”强化气体与电池换热;采用入口段延长的方式可使入口速度充分发展,降低电池内最大温度梯度,但由于均一温度入口并未优化,入口处仍然存在很大的温度梯度和温度梯度变化;因此采用数值模拟研究电池预热升温安全性时,仅采用最大温度梯度作为安全性判据会高估电池内热应力.