检索结果-内蒙古大学图书馆

Microstructure-insight topology optimization for efficient interconnect flow channels in solid oxide fuel cells

INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER 2025年 242卷

作者： Ren, Keda Su, Yunpeng Zhong, Zheng Jiao, Zhenjun Harbin Inst Technol Shenzhen Sch Sci Shenzhen 518055 Peoples R China

The channel layouts on bipolar interconnects play an important role in improving the electrochemical performance of solid oxide fuel cells (SOFCs). Most previous layout design studies are performed based on artificial predetermination without optimization. In this study, a topology optimization method for the flow channel layout of SOFCs based on the real microstructure of SOFC components is presented. Based on the reconstructed real microstructure, relevant numerical simulations are performed to analyze the multiphysics coupling mechanisms in SOFCs and provide an effective tool for SOFC performance prediction. To further improve SOFC performance, a numerical framework for flow field optimization based on the actual microstructure of a specific SOFC is proposed. The density-based topology optimization is used for the layout of the flow channels by coupling it with the multiphysical fields generated from electrochemical simulation coupled with flow field modeling. The optimization is modified based on the modification of the source term derived from the electrochemical simulation to achieve a significant improvement in the electrochemical performance of the SOFCs.

关键词： Solid oxide fuel cell (SOFC) Multiphysics coupling model Flow channel layout modified topology optimization method Electrochemical performance improvement

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