پیل سوختی اکسید جامد (SOFC)، شبیه سازی با انسیس فلوئنت
۲,۴۳۰,۰۰۰ تومان تخفیف دانشجویی
- در این پروژه، به شبیه سازی پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.
- هندسه سه بعدی این پروژه توسط نرم افزار ANSYS Design Modeler ترسیم شده است.
- مش بندی این پروژه توسط نرم افزار ANSYS Meshing انجام شده است.
- نوع مش ساختار یافته بوده و تعداد سلول های محاسباتی 930240 سلول می باشد.
- از مدل SOFC برای تعریف پیل سوختی اکسید جامد استفاده کرده ایم.
- ما از مدل انتقال گونه ها (Species Transport) برای تعریف 3 گونه حجمی O2، H2 و H2O استفاده کرده ایم.
بر روی افزودن به سبد خرید کلید کرده و فایل های هندسه، مش و فیلم آموزشی جامع را دریافت کنید.
برای سفارش پروژه خود و یا بهره مندی از مشاوره رایگان، با کارشناسان ما از طریق ایمیل ([email protected])، پشتیبانی آنلاین و یا واتس اپ (09126238673) در ارتباط باشید.
برای کنترل کیفیت خدمات ما میتوانید از محصولات رایگان استفاده کنید.
توضیحات
شرح پروژه پیل سوختی اکسید جامد (SOFC)
در این پروژه، به شبیه سازی پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.
پیل سوختی وسیله ای است که انرژی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در صنعت انواع پیل سوختی مانند SOFC، PEMFC و … وجود دارد که در این پروژه پیل سوختی اکسید جامد را مدل سازی می کنیم. این پیل سوختی می تواند در دمای بسیار بالا کار کند. پیل سوختی اکسید جامد از دو بخش کاتد و آند تشکیل شده است. این بخش ها توسط لایه الکترولیت در قسمت مرکزی پیل سوختی به هم متصل می شوند. در هر بخش کاتد و آند دو لایه الکترود و کلکتور وجود دارد. کلکتورها از مواد جامد ساخته شده اند و جریان الکتریکی را هدایت می کنند. در داخل این کلکتورهای جریان، یک کانال گاز وجود دارد. اکسیژن (یا هوا) از کانال گاز کلکتور کاتد و هیدروژن (یا سوخت) از کانال گاز کلکتور آند وارد پیل سوختی می شود.
لایه های الکترود متخلخل و رسانای یونی هستند. اکسیژن با ترکیب شدن با الکترون های آزاد در الکترود کاتد به یون های مثبت تبدیل می شود. از سوی دیگر، هیدروژن با یون‌های اکسیژن و الکترون‌های آزاد ترکیب می‌شود و آب را در الکترود آند تشکیل می‌دهد. لایه الکترولیتی میانی سرامیکی است و یون های اکسیژن مثبت را هدایت می کند. این الکترون های آزاد شده جریان الکتریکی را از طریق کلکتورها و مدار متصل به سلول ایجاد می کنند.
هندسه سه بعدی پیل سوختی را با استفاده از نرم افزار ANSYS Design Modeler طراحی کرده ایم. حوزه محاسباتی این مدل از چندین لایه تشکیل شده است. ما کلکتورها را به عنوان لایه های جامد و لایه های دیگر را به عنوان لایه های سیال تعریف .کردیم. سپس این مدل را با استفاده از نرم افزار ANSYS Meshing مش بندی کردیم. نوع مش ساختار یافته است و تعداد سلول ها 930240 می باشد.
روش های استفاده شده
ما از “SOFC با الکترولیت حل نشده” در این پروژه استفاده کرده ایم. این مدل پیل سوختی را به عنوان یک ماژول الحاقی در نرم افزار فلوئنت بارگذاری کردیم. نامگذاری این ماژول دو دلیل دارد. ابتدا یون های اکسیژن مثبت از لایه الکترولیت جامد عبور می کنند. ثانیاً، طبق این مدل پیل سوختی، لایه الکترولیت در حوزه محاسباتی گنجانده نشده است. ما این لایه را به عنوان یک رابط (“دیوار” و “سایه دیوار”) تعریف می کنیم. وقتی از این مدل استفاده می کنیم، یک سری اصطلاحات منبع و سینک به طور خودکار اعمال می شود و برای هر یک از لایه های پیل سوختی مواد خاصی تعریف می شود. در این مدل سازی جریان الکتریکی در پیل سوختی برابر با 10 آمپر است. برای دو پایانه پیل سوختی، شیر آند را به عنوان ولتاژ صفر (ولتاژ زمین) و شیر کاتد را به عنوان جریان الکتریکی سلول تعریف کردیم.
لایه های الکترود از مواد متخلخل با تخلخل 0.5 ساخته شده اند. همچنین پیچ خوردگی (نسبت مسیر بین دو نقطه به فاصله بین آن دو نقطه) این لایه ها برابر با 2 است. همچنین در لایه های کلکتور و الکترود رسانایی (در برابر مقاومت) برابر 0.1 S/ متر همانطور که گفته شد جریان هیدروژن از سمت آند و جریان اکسیژن از سمت کاتد وارد پیل سوختی شده و در نهایت آب تشکیل می شود. بنابراین چندین گونه گاز وجود دارد و چندین واکنش الکتروشیمیایی انجام می شود. بنابراین، ما از مدل انتقال گونه ها (Species Transport) برای تعریف سه گونه حجمی استفاده کرده ایم: هیدروژن، اکسیژن و آب.
نتایج شبیه سازی پیل سوختی اکسید جامد (SOFC)
پس از محاسبات، کانتورهای دو بعدی مربوط به غلظت یا کسر جرمی اکسیژن، هیدروژن و آب را به دست آوردیم. این خطوط به درستی فرآیند واکنش های الکتروشیمیایی در پیل سوختی را تایید می کنند. نتایج نشان می دهد که اکسیژن از سمت کاتد و هیدروژن از سمت آند وارد می شود. در ابتدا هیچ آبی در داخل پیل سوختی وجود نداشت، اما نتایج نشان می دهد که آب در سمت آند پیل سوختی تشکیل شده است. این بدان معناست که واکنش الکتروشیمیایی بین اکسیژن، هیدروژن و الکترون ها در پیل سوختی اتفاق افتاده است. همچنین، خطوط پتانسیل الکتریکی و جریان الکتریکی را در داخل پیل سوختی بدست می آوریم. این خطوط به درستی روند تولید جریان الکتریکی را نشان می دهد. بین دو طرف کاتد و آند اختلاف پتانسیل وجود دارد و جریان الکتریکی در داخل پیل سوختی ایجاد می شود. بنابراین می توان گفت که سیستم پیل سوختی اکسید جامد به درستی کار می کند.
Leave a customer review
تماس با واتس آپ
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.