固体氧化物燃料电池阳极微结构三维数值模拟

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁高效的发电设备，其电极微结构直接影响电池的电化学性能。本文通过X-ray技术获取了SOFC阳极微结构，将电荷和物质传导定义在体相材料，将电化学反应定义在三相边界线上，建立了SOFC阳极电化学–传质耦合的三维微观模型，对比了两个微结构在80?C条件下的极化特性。研究表明微结构对电极内部物理场分布有极大影响，越靠近电极电解质界面，活化极化和离子电势波动越强烈。电极孔隙相细小的喉附近存在较大传质阻力，形成明显浓度极化跳跃。活化极化和欧姆极化大小相当，各占据总损失的45%以上。本文模型可用于研究微结构改变引起的电池退化和电极的优化设计。