固体氧化物电解池平行流道流动不均匀性优化模拟

氢能是一种具有高能量密度、无污染的可再生能源。当前，固体氧化物电解水制氢技术(SOEC)对于流场分布的关注较少，而平行流道的流动不均匀性会显著影响SOEC的反应效率和使用寿命。本研究结合燃料电池中对反应物流动情况的研究建立了电化学场、传热场、流场的多物理场耦合仿真模型研究反应物在电解中的分布情况，按照不同的流道宽度比改变平行流道的流道宽度，设计了一种新型Z型平行流场。结果表明：与传统Z型流场相比，8 000 A/m²电流密度下水蒸气摩尔分数不均匀系数由0.152 0下降至0.030 4，电解质局部电流密度差值由6 000 A/m²下降至2 000 A/m²，温差由105.9 K下降至97.2 K，均匀性有明显的提升。各个电流密度下，在出口处的产氢速率上升7%左右，在相同时间内可以产生更多的氢气，提高了制氢的效率。