Wpływ warunków brzegowych na rozkład pola temperatury w przepływowym reaktorze do parowego reformingu metanu

Jedną z zalet wysokotemperaturowych ogniw paliwowych ze stałym elektrolitem tlenkowym SOFC jest elastyczność w doborze paliw, w szczególności możliwość wykorzystania węglowodorów. Dla ogniw paliowych zasilanych węglowodorami możliwa jest konwersja paliwa na drodze reformingu zewnętrznego bądź wewnętrznego. W przypadku systemu z połączeniem wewnętrznym ciepło pochodzące z pracującego stosu ogniw paliwowych może zostać efektywnie wykorzystane w endotermicznej reakcji reformingu. Opracowanie tegoż systemu zależy od rozmieszczenia elementów pod kątem optymalizacji transportu ciepła w układzie, stresu termicznego wywieranego na poszczególne elementy, osadzania węgla, stopnia polaryzacji elektrod, kosztów oraz efektywności systemu. W pracy przedstawiono badania eksperymentalne na podstawie których zbudowano matematyczny model procesu reformingu, a także przeprowadzono analizę numeryczną wpływu warunków brzegowych oraz parametrów procesu na rozkład pola temperatury w reaktorze podczas reakcji parowego reformingu metanu.

Pełny tekst (pdf)

1. Achenbach E.,. Riensche E.: Methane/steam reforming kinetics for solid oxide fuel cells, J. Power Sources, 52 (1994) 283-288.
2. Brus G., Kimijima S., Szmyd J.S.: Experimental and numerical analysis of transport phenomena in an internal indirect fuel reforming type Solid Oxide Fuel Cells using Ni/SDC as a catalyst, J. Phys. Conf. Ser., 395 (2012).
3. Brus G.,. Komatsu Y.,. Kimijima S., Szmyd J. S.: An analysis of biogas reforming process on Ni/YSZ and Ni/SDC catalysts, Int. J. Thermodyn., 15 (2012) 43-51.
4. Brus G., Szmyd J.S.: Numerical modelling of radiative heat transfer in an internal indirect reforming-type SOFC, J. Power Sources, 181 (2008) 8-16.
5. Komatsu Y., Kimijima S., Szmyd J.S.: Numerical analysis on dynamic behavior of solid oxide fuel cell with power output control scheme, J. Power Sources, 223 (2013) 232-245.
6. Nield D., Bejan A.: Convection in porous media, Springer Science+Business Media, Inc., New York 2006.
7. Patankar S. V.: Numerical heat transfer and fluid flow. Hempshire Publishing Corporation, New York 1980.
8. Sciazko A., Komatsu Y., Brus G., Kimijima S.,. Szmyd J.S.: A novel approach to the experimental study on methane/steam reforming kinetics using the Orthogonal Least Squares method, J. Power Sources, 262 (2014) 245-254.
9. S. C. Singhal and K. Kendall, Eds.: High Temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications. Elsevier Ltd., Oxford 2003.
10. Suzuki K., Iwai H., Nishino T.: Electrochemical and thermo-fluid modeling of a tubular solid oxide fuel cell with accompanying indirect internal fuel reforming, in Transport Phenomena in Fuel Cells, Sunden B., Faghri M., Eds. WITPress, Southampton 2005, pp. 83-131.