[發明專利]固體氧化物燃料電池電極氣體傳輸曲率因子預測方法

有效

• 申請號: 201410419212.3
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104156539B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 孔為;張強;高祥;李淵;陳代芬
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種固體氧化物燃料電池電極氣體傳輸曲率因子預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)構建電極的等效體積單元

利用小立方體堆積成電極的等效體積單元，小立方體的邊長為電極固體和孔隙的特征長度；

2)隨機指定小立方體的物性

根據電極中固體部分和孔隙部分分布的隨機性，按照孔隙率ε的要求，將部分小立方體隨機的指定為孔隙，剩下的指定為固體，完成多孔電極的構建；

3)基于有限元方法，對等效體積單元進行加載方程、網格劃分和邊界設置，計算得出有效擴散系數D^eff

利用有限元方法對氣體傳輸微分方程進行求解，然后把氣體流量J對等效體積單元的上表面進行積分獲得氣體總流量J_total；基于有效介質理論，進一步求出多孔電極的有效擴散系數D^eff；

4)結合毛細管模型和有效擴散系數D^eff，得到曲率因子τ²。

2.根據權利要求1所述的固體氧化物燃料電池電極氣體傳輸曲率因子預測方法，其特征在于，所述步驟2)具體為運用隨機賦物性的方法在小立方體密集堆積的等效體積單元中，共計有N個小立方體，孔隙率為ε時，就隨機地將[ε*N]個小立方體賦為孔隙的物性，將剩下的[(1-ε)*N]個賦為固體的物性。

3.根據權利要求1所述的固體氧化物燃料電池電極氣體傳輸曲率因子預測方法，其特征在于，所述步驟3)中有效擴散系數D^eff計算公式為：

其中L為氣體傳輸方向的等效體積單元的長度，A為與氣體傳輸方向垂直的等效體積單元的橫截面積，c_up、c_down分別為等效體積單元的上、下表面的氣體濃度。

4.根據權利要求1所述的固體氧化物燃料電池電極氣體傳輸曲率因子預測方法，其特征在于，所述步驟4)具體為基于毛細管模型，得到有效擴散系數D^eff與本征擴散系數D的關系為：

再根據公式：

計算曲率因子τ²，其中ε為孔隙率，所述有效擴散系數D^eff通過步驟3)獲得。