固體氧化物燃料電池堆各部件熱應(yīng)力數(shù)值模擬.pdf

1、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)是一種新型的全固態(tài)綠色能量轉(zhuǎn)化裝置,由于其效率高、燃料的適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)須使用貴金屬電極、規(guī)模和安裝地點(diǎn)靈活等一系列優(yōu)點(diǎn),已成為燃料電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　固體氧化物燃料電池堆(Solid Oxide Fuel Cell stake,SOFCs)主要包括陽(yáng)極、電解質(zhì)、陰極、連接板、密封材料、鎳基和裝配螺釘?shù)炔考?。三合一電極PEN(Positive/Elect

2、rolyte/Negative)是SOFC的關(guān)鍵部件,密封材料是保證系統(tǒng)內(nèi)燃料氣和氧化氣分別在陽(yáng)/陰極發(fā)生電極反應(yīng)輸出電流的重要部件。然而,陽(yáng)極、電解質(zhì)、陰極及陽(yáng)極的載體鎳網(wǎng)之間存在著熱膨脹系數(shù)不匹配等因素,各功能層將隨著溫度的改變而發(fā)生形變以及相對(duì)位移,導(dǎo)致翹曲或斷裂,最終發(fā)生分層現(xiàn)象而影響電池堆工作壽命。為此,本文基于工作狀態(tài)條件下的溫度分布,利用通用有限元軟件ANSYS對(duì)電池堆進(jìn)行熱應(yīng)力分析,預(yù)測(cè)SOFCs工作過(guò)程中各部件的應(yīng)力分

3、布和變形。主要研究?jī)?nèi)容為:
　　(1)編寫(xiě)Visual C++程序建立溫度載荷導(dǎo)入接口,將前期有限元分析所得的溫度值轉(zhuǎn)化為本文熱分析的溫度載荷,對(duì)平板和瓦楞SOFCs進(jìn)行應(yīng)力分析。
　　(2)增加電池有效活性面是提高SOFCs輸出功率的有效途徑之一,本文突破傳統(tǒng)SOFC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),率先采用瓦楞SOFCs及八面體SOFCs的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用該結(jié)構(gòu)不僅可以增加電化學(xué)反應(yīng)活性面,而且可以省去流場(chǎng)板的加工,節(jié)省制備周期和成本;采用數(shù)值模