Numerical comparison of planar and microtubular solid oxide fuel cells

Düzlemsel ve Silindirik Katı Oksit Yakıt Pillerinin Sayısal Karşılaştırılması

Özet

Solid oxide fuel cell (SOFC) is a highly efficient power generation system that can be designed in many different geometries including planar and tubular types of fuel cell. Although their operating performance is based on the same principles, parameters may be unique for each geometry. This study investigates numerically effects of cell configuration on performance by developing a finite element method (FEM) based SOFC models. The effects of configuration on the fuel cell are investigated in terms of voltage, the average cell current density, and the average cell power. These effects are illustrated with polarization and power curves by using COMSOL software. As the most convenient results of this study, although both types have their own advantages, it can be concluded that the performance of the SOFC increases with the planar geometry compared to micro-tubular type under the studied operating conditions.

Abstract

Katı oksit yakıt pilleri (KOYP), düzlemsel ve silindirik şeklinde olmak üzere birçok farklı geometride tasarlanabilen yüksek verimli bir güç üretim sistemidir. Çalışma performansları aynı prensiplere dayanmakla birlikte, parametreler her geometri için farklıdır. Bu çalışma, sonlu elemanlar yöntemi (FEM) tabanlı KOYP modelleri geliştirerek hücre konfigürasyonunun performans üzerindeki sayısal etkilerini araştırmaktadır. Konfigürasyonun yakıt hücresi üzerindeki etkileri voltaj, ortalama hücre akım yoğunluğu ve ortalama hücre gücü açısından incelenmektedir. Bu etkiler, COMSOL yazılımı kullanılarak polarizasyon ve güç eğrileri ile gösterilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, her iki tipte kendi avantajlarına sahip olmasına rağmen, verilen işletme şartlarında düzlemsel KOYP performansının silindirik KOYP performansından daha iyi olduğu söylenebilir.