SOFC内部重整反应与电化学反应耦合机理

摘要

以经过预重整反应的混合气为原料的固体氧化物燃料电池(SOFC)内部,甲烷蒸气重整反应与电化学反应同时发生在阳极多孔介质中,二者受到不同的操作与设计参数的影响,对电池总体性能起着决定性作用.编制了三维数值模拟程序,对由多孔阳极层、气体流动管道、固体支撑平板构成的单个复合管道进行了研究.结果显示:重整反应主要发生在多孔材料靠近流动管道的薄层内,只有靠近管道入口处才能在较深处进行;电化学反应发生在多孔层与电解质的交界面处;重整反应生成的H2、CO扩散到多孔材料底部参加电化学反应;电化学反应生成的热量供重整反应使用.说明研究范围内,SOFC阳极复合通道具有较好的传热、传质性能,化学/电化学反应存在较好的耦合关系.