为求解式(1)中的Nernst电压E和各极化值,首先需建立描述电化学反应的总方程式。在SOFC中,燃料气体和氧化剂气体被电池组件隔离,且反应产物集中于阳极室一侧,因此在书写总反应式以及进行有关计算时,可方便地对其分别单独表示。式中:vfk和vfck分别表示燃料电极(阳极)反应物和产物的化学计量系数;vok表示阴极反应物的化学计量系数;xk代表反应涉及的组分,可以是燃料、氧化剂,也可以是不参加反应的气体;n表示反应涉及的所有组分的总个数。
可见,计算浓差极化必须求得TPB处的各组分摩尔浓度Cks,因此需考虑下列因素对气体在多孔电极扩散过程的影响132:1孔隙率和弯曲因子对扩散的有效体积及扩散路径的影响;o扩散的形式:当孔隙的特征直径d远大于分子平均自由程K时,为普通分子扩散,这时扩散阻力主要来自气体分子之间的碰撞;反之,当d远小于K时,为Knudsen扩散,这时扩散阻力主要归因于气体分子与孔壁频繁的碰撞142;?总压力(总浓度)梯度引起的渗透通量。
MTPM假设介质由各向同性的圆柱毛细管组成,DGM假设介质由大量均匀分布的静止球形颗粒组成。笔者采用在SOFC研究中应用较多的尘气模型。
部分模型参数参数数值操作压力P(Pa)101325孔隙率U0.40弯曲因子S3.5平均孔径(Lm)1平均颗粒直径(Lm)10电荷释放系数A、B0.5阳极交换电流密度i0(APcm2)0.45阴极交换电流密度i0(APcm2)0.13阴极厚度(Lm)701.阳极极化过电位阳极极化包括阳极浓差极化和阳极活化极化,因此阳极总的过电位是这两种极化效应的叠加。图2是一组阳极过电位的计算值与实验值的比较结果。
可见,计算浓差极化必须求得TPB处的各组分摩尔浓度Cks,因此需考虑下列因素对气体在多孔电极扩散过程的影响132:1孔隙率和弯曲因子对扩散的有效体积及扩散路径的影响;o扩散的形式:当孔隙的特征直径d远大于分子平均自由程K时,为普通分子扩散,这时扩散阻力主要来自气体分子之间的碰撞;反之,当d远小于K时,为Knudsen扩散,这时扩散阻力主要归因于气体分子与孔壁频繁的碰撞142;?总压力(总浓度)梯度引起的渗透通量。
MTPM假设介质由各向同性的圆柱毛细管组成,DGM假设介质由大量均匀分布的静止球形颗粒组成。笔者采用在SOFC研究中应用较多的尘气模型。
部分模型参数参数数值操作压力P(Pa)101325孔隙率U0.40弯曲因子S3.5平均孔径(Lm)1平均颗粒直径(Lm)10电荷释放系数A、B0.5阳极交换电流密度i0(APcm2)0.45阴极交换电流密度i0(APcm2)0.13阴极厚度(Lm)701.阳极极化过电位阳极极化包括阳极浓差极化和阳极活化极化,因此阳极总的过电位是这两种极化效应的叠加。图2是一组阳极过电位的计算值与实验值的比较结果。
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