2.4.8　不同rib流道流動阻力的影響

首先,如圖2.2所示,每個單電池內的壓降由四個部分組成:進氣部分,肋通道區,多孔陰極和排氣部分。如上所述,降低進氣和排氣區域的壓降可以大大提高單電池肋通道之間的空氣分布質量。因此,不建議通過增加這2個區域周圍的流動阻力來提高電堆空氣分布均勻性。一般情況下,多孔陰極和肋通道的性質將大大影響空氣流動分布質量?？梢酝ㄟ^Hagen?Poiseuille方程來計算第j層單電池的肋通道區域內的壓降:

Δpj=-=××=32μu(2.17)

式中,l和d是單電池的長度和其肋通道的當量直徑;μ是氣體動態黏度。顯然,Δpj將隨著長度l的增加或當量直徑d的減小而增加,這將提高電堆的'_L,i分布質量。

圖2.14(a)是4種不同結構的SOFC單電池結構示意圖,這4種結構在進出口主管和進排氣區域沒有改變。主要改變了肋通道的長度、高度,還設計了用空腔作為肋通道的模型。圖2.14(a)模型結構分別是:

① 原始結構;

② 用空腔代替肋通道(試樣1);

③ 肋通道的長度為原來的2倍(試樣2);

④ 肋高度為原來的一半(試樣3)。

圖2.14(b)給出了相應的電池層間空氣分布特征。'_L,i分布質量隨著SOFC電池單元內流動阻力的增加而趨于均勻,均勻度大小順序為:②<①<③<④。顯然,④模型的作用效果最明顯,由于④模型中肋通道高度發生了變化,它減小了方程(2.17)中d的大小,

圖2.14　(a)不同rib結構的SOFC單電池結構示意圖;(b)其對應的電池層間'_L,i空氣流量分布

而且方程中d是2次方,在d減小的同時肋通道中空氣的流速增大了,所以它對Δpi影響最大。通過調整堆積的層數和結構、主管的半徑和位置,可以降低出/入口主管內的壓降。