مدلسازی الکتروشیمیایی و اقتصادی استک یک پیل سوختی اکسید جامد لوله ای در یک سیستم تولید انرژی

هدف از این مقاله، مدل سازی الکتروشیمیایی و اقتصادی توده یک پیل سوختی اکسید جامد لوله ای می باشد. برای انجام این تحقیق، ابتدا یک مدل الکتروشیمیایی کامل برای تک سل پیل سوختی ارائه شده و سپس افت های مربوط به فعال سازی، اهمی و غلظتی آن به دست آورده شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دما و فشار کاری پیل، افت ولتاژ کلی کمتر شده و عملکرد آن بهبود می یابد. از سوی دیگر، افزایش دمای کاری پیل باعث افزایش راندمان الکتریکی و کاهش راندمان حرارتی در آن می شود، این در حالی است که افزایش فشار کاری پیل تاثیر زیادی بر راندمان الکتریکی آن نخواهد داشت. در این تحقیق، برای توده پیل سوختی اکسید جامد لوله ای در دمای کاری K ۱۲۷۳، ضریب بهینه مصرف سوخت حدود ۸/۰ تا ۸۵/۰ و نسبت هوا به سوخت ورودی به آن برابر ۸ به دست آمده است. نتایج تحلیل های اقتصادی نیز نشان می دهد که افزایش دمای کاری پیل، سبب بالا رفتن توان تولیدی در آن می گردد و این مسئله سبب کاهش قیمت برق تولیدی و همچنین سایر هزینه های مربوط به خرید، نصب و راه اندازی سیستم می شود. در دمای K ۱۲۷۳ قیمت برق تولیدی در حدود ۱۴ سنت و هزینه یک مجموعه تولید توان با مولد پیل سوختی در حدود ۱۹۰۰ دلار بر کیلووات برآورد شده است.