1. UKM Learning and Research Repository
2. PHD Thesis / Tesis PHD
3. Fuel Cell Institute / Institut Sel Fuel

Title:	Pemodelan dan analisis prestasi sel tunggal sel fuel oksida pepejal bersuhu sederhana menggunakan kaedah perkomputeran dinamik bendalir
Authors:	Nurul Ashikin Mohd Nazrul Aman (P90449)
Supervisor:	Andanastuti Muchtar, Prof Dr.
Keywords:	Computational fluid dynamics Solid oxide fuel cells Fuel cells Universiti Kebangsaan Malaysia -- Dissertations Dissertations, Academic -- Malaysia
Issue Date:	23-Oct-2019
Description:	Penggunaan elektrolit berasaskan bahan seria terdop samarium (samarium doped ceria, SDC) menggantikan bahan tradisional zirkonia terstabil yttria dilihat berpotensi tinggi dalam aplikasi sel fuel oksida pepejal (solid oxide fuel cell, SOFC) bersuhu sederhana. Walau bagaimanapun, potensi sebenar sel tunggal berasaskan bahan SDC masih belum diterokai sepenuhnya terutama dari aspek keadaan operasi. Perkara ini disebabkan oleh keterhadan uji kaji makmal dalam memanipulasi parameter operasi dan pengujian sel SOFC. Oleh itu, kajian pembangunan model simulasi menggunakan perisian perkomputeran dinamik bendalir (computational fluid dynamics, CFD) dilakukan bagi membantu pemahaman terhadap sifat dan prestasi sel tunggal SOFC pada keadaan operasi yang pelbagai. Pemodelan simulasi untuk sel tunggal tersokong anod berasaskan SDC dilakukan dengan menggunakan perisian CFD komersial, CFD-Ace+. Model sel tunggal SOFC adalah terdiri daripada anod Ni-SDC, elektrolit SDC, dan katod La0.6Sr0.4Fe0.8O3-δ-SDC disimulasi dan disahkan pada suhu operasi 600 °C dalam julat voltan operasi 0.6-0.8V. Simulasi pada suhu operasi 500 °C kemudiannya dilakukan dan disahkan bagi memastikan parameter yang digunakan dalam pemodelan tindak balas elektrokimia adalah sesuai bagi suhu operasi lain. Kedua-dua suhu operasi ini dirujuk kerana kesediaan keputusan prestasi untuk dibandingkan terhadap keputusan simulasi. Model SOFC yang telah disahkan kemudiannya digunakan untuk simulasi SOFC pada kadar aliran masuk gas anod iaitu hidrogen lembap (0.25 hingga 2.0 ×10-8 kg/s pada suhu operasi 600 °C) dan suhu operasi sederhana (600 hingga 800 °C) bagi menentukan kesan kedua-dua parameter ini terhadap prestasi dan sifat terma sel. Hasil simulasi model SOFC yang dibangunkan telah berjaya disahkan kepada dapatan eksperimen (literatur) dengan ralat yang kecil iaitu 1.22 % dan 1.72% pada suhu 500 °C dan 600 °C masing-masing. Simulasi pada suhu operasi 600 °C menggunakan kadar aliran masuk gas anod yang berbeza mendapati prestasi model merudum pada kadar aliran masuk gas anod terendah (0.25 ×10-8 kg/s) dengan pengurangan ketumpatan kuasa sebanyak 43% pada voltan 0.6V iaitu kepada 0.153 W/cm2 berbanding 0. 267 W/cm2 bagi model yang dioperasi pada 0.5 ×10-8 kg/s. Namun begitu, peningkatan prestasi adalah tidak signifikan pada kadar aliran melebihi 0.5×10-8 kg/s. Suhu di dalam sel pula dilihat meningkat seiring peningkatan kadar aliran dan meningkatkan secara mendadak (122% peningkatan suhu sel maksimum berbanding kadar aliran sebelumnya) pada kadar aliran tertinggi iaitu 2×10-8 kg/s yang mana adalah negatif untuk jangka hayat sel. Merujuk kepada prestasi elektrokimia dan sifat terma yang ditunjukkan sel tunggal, kadar aliran jisim gas anod yang optimum untuk model pada 600 °C ialah di antara 0.5 hingga 1 ×10-8 kg/s. Simulasi pada suhu operasi sederhana (600- 800 °C) pula mendapati prestasi sel SOFC meningkat seiring peningkatan suhu operasi. Nilai ketumpatan kuasa maksimum sel ialah 0.369 W/cm2 pada suhu operasi 600 °C dan 1.313 W/cm2 pada 800 °C masing-masing. Selain itu, perbezaan suhu di dalam sel juga didapati meningkat seiring peningkatan suhu operasi. Namun begitu, pertambahan suhu di dalam sel pada 600 °C didapati lebih tinggi berbanding pada 800 °C apabila kadar aliran gas anod yang sama digunakan menunjukkan kesan pemilihan kadar aliran gas anod adalah lebih signifikan terhadap sifat terma sel. Kesimpulannya, model simulasi CFD yang dibangunkan berjaya digunakan untuk meramal prestasi SOFC pada keadaan operasi yang pelbagai. Hasil daripada simulasi menunjukkan prestasi SOFC adalah dipengaruhi oleh suhu operasi manakala perbezaan suhu dalam sel pula dipengaruhi oleh kadar aliran masuk gas anod.,Ph.D.
Pages:	117
Call Number:	TA357.5.D37N837 2019 3 tesis
Publisher:	UKM, Bangi
Appears in Collections:	Fuel Cell Institute / Institut Sel Fuel

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