報告書番号

W96002

タイトル（和文）

ＭＣＦＣスタック内の熱流動特性－ガス流量分布を考慮したスタック性能解析－

タイトル（英文）

HEAT AND GAS FLOW CHARACTERISTICS IN MCFC STACK -NUMERICAL SIMULATION OF STACK PERFORMANCE INCLUDING GAS FLOW DISTRIBUTION ANALYSIS-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ガス流量分布を考慮したカソードガス対向流方式ＭＣＦＣスタックの性能解析を行った。このとき，面内をメッシュに区切り，圧力分布，電流密度分布，温度分布などを計算できるネットワークモデル解析を用いた。主な成果は以下の通りである。（１）カソードガス流量が主流と垂直方向に不均一であるとき，均一なときよりもセル面内平均温度が著しく低下する場合があることを明らかにした。（２）本計算値と実測値は定性的によく一致し，定量的にも一致する傾向にあることがわかり，本計算法はカソードガス流量が主流と垂直方向に分布をもつ場合の温度分布解析に十分適用できる。（３）セル面内温度がより均一になるガス流量分布を提案した。この流量分布下で，平均温度が高く，最高温度が低い温度分布を得ることができ，高い動作電圧を得られることがわかった。

概要 （英文）

FROM THE VIEWPOINT OF STABLE AND EFFICIENT OPERATION OF THE MOLTEN CARBONATE FUEL CELL (MCFC) STACK, IT IS IMPORTANT TO UNDERSTAND THE INTERNAL TEMPERATURE DISTRIBUTION OF THE STACK. NUMERICAL SIMULATION OF STACK PERFORMANCE IS VERY USEFUL FOR THIS PURPOSE.THIS PAPER DESCRIBES A NEWLY-DEVELOPED NUMERICAL SIMULATION METHOD INCLUDING GAS FLOW DISTRIBUTION ANALYSIS. THIS METHOD CALCULATES THE PRESSURE, CURRENT DENSITY AND TEMPERATURE DISTRIBUTION USING A NETWORK MODEL. THE STACK PERFORMANCE OF A CATHODE GAS COUNTER-FLOW TYPE MCFC WAS CALCULATED USING THIS METHOD AND THE CONCLUSIONS ARE SUMMARIZED BELOW: (1)THE AVERAGE TEMPERATURE DECREASED MARKEDLY UNDER SOME POOR CATHODE GAS FLOW CONDITIONS. (2)THE CALCULATED RESULTS SHOW QUALITATIVE AND QUANTITATIVE AGREEMENT WITH EXPERIMENTAL RESULTS, CONFIRMING THAT THIS METHOD IS USEFUL FOR ANALYZING THE STACK PERFORMANCE OF CATHODE GAS COUNTER-FLOW TYPE MCFCS. (3)A NEW GAS FLOW PATTERN IS PROPOSED TO ACHIEVE A MORE UNIFORM TEMPERATURE DISTRIBUTION. HIGHER AVERAGE TEMPERATURE AND VOLTAGE COULD BE OBTAINED WITH THIS GAS FLOW PATTERN.

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