بررسی تاثیر جریان گاز در کانال و الکترود آند بر امپدانس الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسیدجامد

هدف این مقاله بررسی تاثیر جریان گاز در کانال سوخت و درون الکترود آند بر طیف امپدانس الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسید جامد است. به این منظور، با درنظر گرفتن معادلات گذرای بقای جرم، بقای تکانه، بقای اجزاء و معادلات الکتروشیمیایی، امپدانس الکتروشیمیایی شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده نشان داده است که جریان گاز و انتقال جرم در کانال سوخت منجر به پیدایش کمانی به صورت یک نیم دایره فشرده شده و نامتقارن، با فرکانس آسودگی پایین (کمتر از 10 هرتز)، می شود. کمان حاصل از انتقال جرم درون الکترود متخلخل به شکل امپدانس واربرگ بوده و دارای فرکانس آسودگی بالاتر (در محدوده 100هرتز) است. تاثیر پارامترهایی همچون سرعت سوخت ورودی به آند، ضخامت الکترود و ترکیب سوخت ورودی بر طیف امپدانس و درنتیجه بر عملکرد پیل بررسی شده و نتایج به دست آمده تحلیل شده اند. با توجه به حجم زیاد محاسبات عددی لازم جهت شبیه سازی طیف امپدانس، با بررسی پارامتری انجام شده معیارهایی جهت انتخاب مدل ریاضی مناسب در شرایط مختلف نیز ارائه شده است. به این ترتیب، مدل به دست آمده برای تحلیل نتایج آزمایشگاهی طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی و همچنین بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر عملکرد پیل و بهینه سازی اجزاء پیل کاربرد خواهد داشت. همچنین، می توان از تکرار آزمون های پرهزینه و زمان بر طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی اجتناب کرد.