Введение
ГЛАВА 1 Исследования и разработка твердооксидных топливных элементов 8
1.1 Состояние разработок ТОТЭ 8
1.1.1 Принцип работы ТОТЭ 8
1.1.2 История и общие тенденции развития 9
1.1.3 Области применения ТОТЭ 11
1.2 Методы расчета ТОТЭ 12
1.2.1 Термодинамический расчет 13
1.2.2 Эмпирические модели 14
1.2.3 Поляризационные модели 16
1.2.4 Вычислительные гидродинамические модели 19
1.2.5 Аналитические гидродинамические модели 21
ГЛАВА 2 23
Массоперенос в пористых электродах твердооксидного топливного элемента 23
2.1 Физические процессы, протекающие в электродах 23
2.2 Состояние исследований 28
2.3 Анализ влияния градиента давления в пористом аноде на распределение концентраций топлива и продукта реакции 32
2.4 Сравнение результатов расчета с экспериментом 45
ГЛАВА 3 49
Гидродинамика и массоперенос в газовых каналах ТОТЭ 49
3.1 Конструкции современных ТОТЭ 49
3.2 Математическая модель топливного канала ТОТЭ 51
3.3 Теоретический анализ 54
3.4. Численный расчет 59
3.4.1 Оценка неравномерности концентраций в поперечном сечении канала 64
3.4.2 Результаты параметрического анализа 69
3.5 Сопоставление с экспериментом 71
ГЛАВА 4 74
Сопряженный массоперенос в ТОТЭ с протяженными газовыми каналами 74
4.1 Расчет распределения тока с учетом гидродинамики и массопереноса в газовых каналах 75
4.1.1 Случай низкой активационной поляризации 78
4.1.2 Случай высокой активационной поляризации 81
4.1.3 Применимость полученного решения 83
4.2 Верификация модели ТОТЭ по экспериментальным данным 84
4.2.1 Исследование распределения тока по длине элемента 84
4.2.2 Анализ концентрационной поляризации с учетом влияния массопереноса в топливном канале 85
4.3 Апробация модели ТОТЭ 90
Заключение 103
Список литературы
