Análisis de los parámetros de funcionamiento de una celda de combustible de óxido sólido regenerativa; Operating parameters analysis of a solid oxide regenerative fuel cell using modeling techniques

Resumen

En el presente trabajo se desarrolla un modelo computacional de una celda de combustible de óxido sólido regenerativa plana empleando el software de dinámica de fluidos computacional Ansys FLUENT.Se consideran condiciones de estado estacionario y un dominio geométrico tridimensional de la celda. Son analizados los parámetros termodinámicos temperatura y presión de los gases a la entra de los canales. Además, la porosidad de los electrodos es estudiada por ser una propiedad determinante en el proceso de difusión de las especies y en las pérdidas óhmicas. Se obtuvo que al incrementar la temperatura de los gases a la entrada de los canales desde 963 K hasta 1023 K aumenta el rendimiento de la celda regenerativa. El mismo efecto se observa al aumentar la presión de los gases oel valor de la porosidad de los electrodos, aunque en estos casos la variación del rendimiento es mínima.

In the present work a computational model of a planar solid oxide regenerative fuel cell is developed using the CFD software Ansys FLUENT. Steady state conditions and three-dimensional geometry of the cell are considered. The thermodynamic parameters temperature and pressure of the reacting gases are analyzed. The electrodes porosity is also studied for being a determining property in the species diffusion process and in the ohmic losses. It was obtained that to increment temperature since 923 K to 1123 K, increases the regenerative cell performance. When increasing the gases pressure or the electrodes porosity the same effect is observed, although in these cases the performance variation is minimal.