A New Numerical Study Method of Thermal Stress Distribution and Tortuosity Effectiveness in an Anode Porous Electrode for a Planar Solid Oxide Fuel Cell

Author(s):
Message:
Article Type:
Research/Original Article (دارای رتبه معتبر)
Abstract:

A fuel cell is an electro-chemical tool capable of converting chemical energy into electricity. High operating temperature of solid oxide fuel cell, between 700oC to 1000oC, causes thermal stress. Thermal stress causes gas escape, structure variability and cease operation of the SOFC before its lifetime.The purpose of the current paper is to present a method that predicts the thermal stress distribution in an anisotropic porous anode of planar SOFC. The coupled governing non-linear differential equations, heat transfer, fluid flow, mass transfer, mass continuity, and momentum are solved numerically. A code based on computational fluid dynamics (CFD), computational structural mechanics and finite element method (FEM) is developed and utilized. The code uses the generated data inside the porous anode in order to detect the temperature and the stress distribution using the Darcy’s law and the Navier-Stokes equations. The numerical results used to govern the areas of high values of stresses were higher than the yield strength of materials. The results show that a highest thermal stress occurs at lower corners of the anode. The concentrated temperature occurs at the middle of the electrolyte-anode whereas the maximum pressure occurs at the middle of the upper and lower section of the anode.

Language:
English
Published:
Journal of Solid Mechanics, Volume:12 Issue: 1, Winter 2020
Pages:
234 to 248
magiran.com/p2096107  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 1,390,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!