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【24h】

SOFC 燃料極の表面温度分布にメタン改質反応が与える影響

机译:甲烷重整反应对SOFC燃料电极表面温度分布的影响

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摘要

固体酸化物形燃料電池(SOFC)の燃料極に含まれるNi は炭化水素の水蒸気改質触媒でもある.これを利用して燃料極上で炭化水素の改質を行うことを直接内部改質と呼ぶ.直接内部改質は電池内の発熱を,吸熱反応である改質に利用できる点で有利であり,改質器を別個に設ける必要がないためシステムの簡略化を図れる可能性もある.しかし,水蒸気改質は強い吸熱反応であるため,セル内に大きな温度勾配を生じさせ,熱応力によるセル·スタックの劣化や破壊を招く恐れがある.そのため,セル内の温度分布の把握はSOFC にとって重要な課題の一つである.数値解析による温度分布予測は有効な手法であり報告例も多いが,いっぽうで対応する温度分布の直接計測データは不足しており,数値解析結果の検証もままならない.直接内部改質時の燃料極表面温度の直接計測に関する研究はボタンセルを対象にしたものは散見されるが,供給ガスの組成変化の影響が現れるような大きさの電極については特に少ない.そこで本研究では中低温作動平板型SOFC を想定し,研究の第一段階として発電反応のない状況で,燃料極を模したNi-YSZ(イットリア安定化ジルコニア)多孔質におけるメタン水蒸気改質時の表面温度分布をIR カメラにより計測した.あわせて温度分布予測に関する一次元解析も行い,実験結果と比較することで数値解析の妥当性を検討した.
机译:包含在固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料电极中的Ni也是烃的蒸汽重整催化剂。它直接被称为内部重整,以使用该方法改进燃料电极上的烃。直接内部重整的优点在于,产生的热量在电池的优点在于,它可用于重整是一种吸热反应,并且存在这样的可能性,该系统能够被简化,因为重整不必单独地提供。然而,由于水蒸气重整是强烈的吸热反应,因此可以在细胞中产生大的温度梯度,并且由于热应力,电池堆可以劣化或破坏。因此,细胞中的温度分布的抓获是SOFC的重要问题之一。虽然通过数值分析的温度分布预测是一种有效的方法,但还有许多报告,但相应的温度分布的直接测量数据不足,并且数值分析结果的验证也不保留。直接内部重整时燃料电极表面温度的直接测量的研究分散用于偏置,但没有特别的少量电极似乎出现在供应气体的组成变化的影响下。因此,在本研究中,我们假设中等低温操作平坦类型的SOFC,并且在燃料杆被模仿作为研究的第一阶段的情况下,它是Ni-YSZ中的甲烷水蒸气重整时(yttraIa稳定氧化锆)多孔多孔。通过IR相机测量表面温度分布。同时,还进行了一维分析温度分布预测,并通过数值分析的有效性检查了实验结果。

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