基于电-化-热耦合关系NH3-SOFC数值模拟

为探究高温工作状态下的电池内部运行情况,对固体氧化物燃料电池(SOFC)电化学性能及传热传质分布情况进行有效分析,利用COMSOL Multiphysics软件,结合电池内气体扩散、浓物质传递、热量传递和电极中二次电流密度构建多物理场模型,研究了 NH3-SOFC中的传热传质、化学和电化学反应特性.结果表明:燃料为氨气时,提高电池工作温度有利于提高电池输出功率,当1 073.2 K工作温度继续提高时,最大功率和电流密度增长速度降低;NH3-SOFC与H2-SOFC输出性能相近.进一步探究了温度和反应物进气摩尔分数对NH3-SOFC性能影响.发现入口氨气摩尔分数自0.7提升至1时,电池性能得到明显提高;而氧气摩尔分数高于0.2时,其对电池性能影响较小,空气可作为电池阴极气体使用.