耿铁 惠俊霞 刘玉豪 孟斐

摘要：  为评估玻璃/Al2O3基复合密封材料的密封性能，利用FLUENT软件，基于多孔介质模型，对用于固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell， SOFC）内部连接体与电极之间的玻璃/Al2O3基复合密封材料进行模拟。结果表明：采用的计算模型和模拟方法是可行的;泄漏量的大小与压力的变化正相关，与温度的变化负相关;物性参数的差异是影响气体介质泄漏量发生变化的主要因素。通过与实验测量对比分析，证明采用的计算模型和模拟方法正确可行，为预测SOFC的密封泄漏提供一种可靠的评价方法。

关键词：  复合材料; 燃料电池; 密封; 泄漏率

中图分类号：  TM911.4; TB115.1文献标志码：  B

Simulation analysis on fuel cell sealing based on FLUENT

GENG Tie， HUI Junxia， LIU Yuhao， MENG Fei

（Advanced Material Molding and Control Laboratory， Electromechanical Engineering College，

Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China）

Abstract： To evaluate the sealing performance of glass/Al2O3 matrix composite sealing material， the  glass/Al2O3 matrix composite sealing material between internal connector and electrode of solid oxide fuel cell（SOFC） is simulated using FLUENT software based on porous media model. The results show that the calculation model and simulation method are feasible. The  leakage amount  is positively correlated with the change of pressure and negatively correlated with the change of temperature. The difference of physical parameters is the main factor affecting the change of gas medium leakage. By comparing with the experimental measurement， the calculation model and simulation method are proved to be correct and feasible. It provides a reliable evaluation method for predicting the seal leakage of SOFC.

Key words： composite material; fuel cell; sealing; leakage rate

收稿日期：  2021-09-22修回日期：  2021-11-24

基金项目：  国家自然科学基金（51572099）

作者简介： 耿铁（1968—），男，河南洛阳人，教授，博士，研究方向为材料成型过程的数值模拟和工艺優化，（E-mail）tiegeng2000@163.com0引言随着能源、环境等问题日益加剧，固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell， SOFC）技术得到迅速发展。平板式SOFC具有功率密度高、燃料利用率高、燃料适用范围广、生产成本低、对环境清洁友好等优点，在固定电站、移动电源、交通运输以及军事等领域，SOFC逐渐成为主流发展方向。[1-3]平板式SOFC电堆结构示意见图1。燃料气（氢气或碳氢化合物）和空气在600～800 ℃的温度下分别与阳极和阴极接触并发生半电化学反应，二者在空间上通过密封材料相互分割，通常SOFC密封材料的漏气率要求低于进气量的1%。SOFC密封材料失效将导致电池内部空气与燃料气混合，使其性能急剧衰减，甚至发生爆炸等破坏性行为。……