شبیه سازی عددی پیل سوختی اکسید جامد تغذیه شده با زیست گاز و بررسی تاثیر شرایط عملکردی

استفاده از زیست گاز به جای هیدروژن در پیل سوختی می تواند به زنجیره تولید انرژی پاک کمک نماید. در تحقیق حاضر، تاثیر شرایط عملکردی بر عملکرد پیل سوختی اکسید جامد تغذیه شونده با بیوگاز بررسی می شود. به این منظور، به روش حجم محدود و به کمک نرم افزار فلوینت به توسعه یک مدل عددی سه بعدی پرداخته شده است. همچنین از توابع تعریف شده توسط کاربر، برای تعریف واکنش های اصلاح بخار، و از روش بالادست مرتبه دوم و الگوریتم سیمپل برای گسسته سازی معادلات حاکم و کوپل سرعت-فشار استفاده شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت بخار به کربن، میزان توان ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. همچنین با افزایش غلظت متان در بیوگاز، نرخ واکنش های اصلاحی افزایش یافته و عملکرد پیل سوختی بهبود می یابد. در ولتاژ میانی 5/0 ولت و دمای عملکردی 1073 کلوین، با افزایش درصد متان در بیوگاز از 45% به 65%، توان به میزان 15% افزایش می یابد. همچنین با افزایش دمای عملکردی، به دلیل افزایش نرخ واکنش های اصلاحی و الکتروشیمیایی و بهبود هدایت یونی، عملکرد پیل سوختی بهبود می یابد. در ولتاژ میانی 5/0 ولت و به ازای بیوگاز با 65% متان، با افزایش دما از 1073 به 1273 کلوین، توان به میزان 132% افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد که میزان بهینه نسبت بخار به کربن با افزایش دما کاهش و با افزایش غلظت متان در سوخت افزایش می یابد و در محدوده 3/0 تا 2/1 قرار می گیرد.