Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) à haute température de fonctionnement fournissent un reformage direct à la vapeur de méthane (MSR) mais entraînent en même temps une génération d'impacts thermiques élevés (contraintes et contraintes thermiques). Dans le présent travail, des analyses paramétriques et de sensibilité ont été présentées pour comprendre les effets de différents paramètres opérationnels (température de fonctionnement, rapport air-carburant) et géométriques (porosité, configurations d'écoulement et épaisseur d'électrolyte) sur les performances de la cellule et la génération d'impacts thermiques dans les électrodes poreuses et l'électrolyte solide. Les résultats de la simulation montrent que l'augmentation de 25 % de la température de fonctionnement (800° à 1000 °C) entraîne une augmentation de 85,85 % de la densité de courant (2146,37 A/m2 à 3989,06 A/m2) et une génération de contraintes thermiques 10,5 % plus importante (1673,18 MPa à 1849,69 MPa). L'analyse de sensibilité a été réalisée en mettant en œuvre la méthode Taguchi. L'analyse de la variance (ANOVA) indique que la température de fonctionnement affecte considérablement la performance globale de la cellule avec une contribution significative de 61,81 %, suivie de l'épaisseur de l'électrolyte 22,42 %, de la porosité du matériau 13,90 %, du rapport air-carburant 0,56 % et de la configuration d'écoulement 0,40 %, respectivement.

Las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) con alta temperatura de funcionamiento proporcionan reformado directo con vapor de metano (MSR), pero al mismo tiempo dan como resultado una alta generación de impactos térmicos (tensiones y deformaciones térmicas). En el presente trabajo, se han presentado análisis paramétricos y de sensibilidad para comprender los efectos de diferentes parámetros operativos (temperatura de funcionamiento, relación aire-combustible) y geométricos (porosidad, configuraciones de flujo y espesor del electrolito) sobre el rendimiento de la celda y la generación de impactos térmicos en electrodos porosos y electrolito sólido. Los resultados de la simulación muestran que un aumento del 25% en la temperatura de operación (800° a 1000 ° C) causa un aumento del 85.85% en la densidad de corriente (2146.37 A/m2 a 3989.06 A/m2) y una generación de estrés térmico 10.5% mayor (1673.18 MPa a 1849.69 MPa). El análisis de sensibilidad se ha realizado mediante la implementación del Método Taguchi. El análisis de varianza (ANOVA) indica que la temperatura de funcionamiento afecta sustancialmente el rendimiento general de la celda con una contribución significativa del 61.81 %, seguido del espesor del electrolito 22.42 %, la porosidad del material 13.90 %, la relación aire-combustible 0.56 % y la configuración de flujo 0.40 %, respectivamente.

Solid oxide fuel cells (SOFCs) with high operational temperature provide direct methane steam reforming (MSR) but at the same time results in high thermal impacts (thermal stresses and strains) generation. In the present work, parametric and sensitivity analysis have been presented to understand the effects of different operational (operating temperature, air–fuel ratio) and geometrical parameters (porosity, flow configurations and electrolyte thickness) on cell performance and thermal impacts generation in porous electrodes and solid electrolyte. Simulation results show that 25 % increase in operating temperature (800° to 1000 °C) causes an increase of 85.85 % in current density (2146.37 A/m2 to 3989.06 A/m2) and 10.5 % larger thermal stress generation (1673.18 MPa to 1849.69 MPa). The sensitivity analysis has been performed by implementing Taguchi Method. Analysis of variance (ANOVA) indicates that operating temperature substantially affects the overall cell performance with a significant contribution of 61.81 %, followed by electrolyte thickness 22.42 %, material porosity 13.90 %, air–fuel ratio 0.56 %, and flow configuration 0.40 %, respectively.

توفر خلايا وقود أكسيد الصلب (SOFCs) ذات درجة حرارة التشغيل العالية إصلاحًا مباشرًا لبخار الميثان (MSR) ولكنها تؤدي في الوقت نفسه إلى توليد تأثيرات حرارية عالية (ضغوط وسلالات حرارية). في العمل الحالي، تم تقديم تحليل بارامترية وحساسية لفهم تأثيرات التشغيل المختلفة (درجة حرارة التشغيل، نسبة الهواء إلى الوقود) والمعلمات الهندسية (المسامية، تكوينات التدفق وسماكة الإلكتروليت) على أداء الخلية وتوليد التأثيرات الحرارية في الأقطاب المسامية والإلكتروليت الصلب. تظهر نتائج المحاكاة أن زيادة بنسبة 25 ٪ في درجة حرارة التشغيل (800درجة إلى 1000 درجة مئوية) تسبب زيادة بنسبة 85.85 ٪ في كثافة التيار (2146.37 أمبير/متر مربع إلى 3989.06 أمبير/متر مربع) وتوليد إجهاد حراري أكبر بنسبة 10.5 ٪ (1673.18 ميجا باسكال إلى 1849.69 ميجا باسكال). تم إجراء تحليل الحساسية من خلال تنفيذ طريقة تاجوشي. يشير تحليل التباين (ANOVA) إلى أن درجة حرارة التشغيل تؤثر بشكل كبير على أداء الخلية بشكل عام بمساهمة كبيرة تبلغ 61.81 ٪، تليها سماكة الإلكتروليت 22.42 ٪، ومسامية المواد 13.90 ٪، ونسبة الهواء والوقود 0.56 ٪، وتكوين التدفق 0.40 ٪، على التوالي.