Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/51512
Title: การใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อวิเคราะห์การ สูญเสียศักย์ไฟฟ้าจากความเข้มข้นของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์แข็ง
Other Titles: Application of mathematical model for analysis of concentration overpotential loss of solid oxide fuel cell
Authors: ชาญวิทย์ จันสถิรพานิช
Advisors: วรัญ แต้ไพสิฐพงษ์
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email: varun.t@chula.ac.th
Subjects: เซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง
การถ่ายเทมวล
แบบจำลองทางคณิตศาสตร์
Solid oxide fuel cells
Mass transfer
Mathematical models
Issue Date: 2554
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: งานวิจัยนี้มุ่งใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการถ่ายเทมวลสาร (mass transfer) และความยาวของสภาวะขอบสามเฟส (triple-phase-boundary length) เพื่อทำนายคุณสมบัติโครงสร้างภายในขั้วแอโนดที่เหมาะสม ที่มีผลถึงประสิทธิภาพขั้วแอโนดของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์แข็ง (solid oxide fuel cell) ซึ่งเชื่อมโยงความสัมพันธ์ระหว่างความยาวของสภาวะขอบสามเฟสกับค่าการสูญเสียศักย์ไฟฟ้าจากความเข้มข้น (concentration overpotential)โดยใช้สมการการแพร่ของฟิค (Fick diffusion equation) และสมการสเตฟาน- แม็คเวลล์(Stefan-Maxwell”equation) เป็นเครื่องมือในการอธิบายปริมาณสัดส่วนเชิงโมล ของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน (H2) และคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ภายในขั้วแอโนด ที่อุณหภูมิ 750 องศาเซลเซียส ความดัน 1 บรรยากาศ และใช้สมการเชิงเรขาคณิตทำการวิเคราะห์ถึงความ-ยาวและรอยต่อของสภาวะขอบสามเฟสภายในขั้วแอโนด โดยเลือกคำนวณที่ขนาดอนุภาคภายในขั้วแอโนดตั้งแต่ 0.25 ถึง 6.0 ไมโครเมตร และค่าสัดส่วนความพรุนตั้งแต่ร้อยละ 10 ถึง 90 พบว่าขนาดอนุภาคภายในขั้วแอโนดและค่าสัดส่วนความพรุนมีผลต่อค่าการสูญเสียศักย์ไฟฟ้าจากความเข้มข้นของเซลล์เชื้อเพลิงและความยาวของสภาวะของสามเฟสต่อหน่วยปริมาตร (volume specific triple-phase-boundary length) ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าขั้วแอโนดจะมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ค่าสัดส่วนความพรุนอยู่ในช่วงร้อยละ 50 ถึง 60 ที่ขนาดอนุภาคภายในขั้วแอโนด 1.0 ถึง 2.0 ไมโครเมตร ดังนั้นการกำหนดลักษณะโครงสร้างที่เหมาะสมของขั้วแอโนดสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์แข็งให้มีประสิทธิสูงสุด สามารถทำได้ด้วยการควบคุมค่าสัดส่วนความพรุน ขนาดของอนุภาคภายในขั้วแอโนด และขนาดของรัศมีรูพรุนเฉลี่ยของระบบ
Other Abstract: The research primarily used mathematical simulation of mass transfer and triple-phase-boundary length to predict the appropriate anode structure that affected the anode performance of solid oxide fuel cell, which connects the relationship of the triple-phase-boundary length and the concentration ovepotential. The Fick diffusion equation and Stefan-Maxwell equation were used as tools to explain the mole fraction of hydrogen (H2) fuel and carbon monoxide (CO) fuel within the anode support at 750 oC and 1 atm, whereas the geometrical equation analysis of the anode structure was used to analysis the triple-phase-boundary length. The grain size of the anode support ranging from 0.25 to 6.0 micrometers and the porosity from 10 to 90 percent were selected for simulation in this research. It was found that the grain size of anode support and porosity affected the concentration overpotential and volume specific triple-phase-boundary length. The results showed that the most effective performance of anode support occurred at the porosity range of 50 to 60 percent and at anode support grain size 1.0 to 2.0 micrometer. So, the appropriate structure for the anode of solid oxide fuel cell with maximum efficiency can be achieved by controlling porosity, grain size and pore size.
Description: วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554
Degree Name: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level: ปริญญาโท
Degree Discipline: วิศวกรรมเคมี
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/51512
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2011.2068
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2011.2068
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
chanwit_chan.pdf6.49 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.