金智勋；刘永锦；克里斯托弗·李 多尺度固体氧化物燃料电池材料建模。 （英语） Zbl 1197.74027号 计算。机械。 44，第5期，683-703（2009）. 本文提出了一个多尺度模型来预测由阳极、电解质和阴极串联而成的固体氧化物燃料电池的微观结构演变引起的性能退化。与每个组分相对应，各种物理现象（气体扩散、阳极和阴极中的电子传导、电解质中的离子传导以及电解质/电极界面上的电化学反应）均采用连续性方法进行描述，并考虑到位置相关的电性，扩散和微观结构特性。进行微尺度计算以获得局部材料特性，如电导率、扩散率和三相边界密度。然后将这些属性传递给宏观尺度连续计算。电荷守恒和扩散方程以及电化学动力学方程构成了宏观模型，并进行了数值求解。由于内部损耗导致电池电压低于电流时的能斯特电位，因此讨论了三种内部损耗：（i）电化学反应引起的活化损耗；（ii）离子和电子传导引起的欧姆损失，以及（iii）氢、氧和水蒸气的质量传输引起的浓度损失。用有限元法求解每种损失的方程。宏观尺度燃料电池模型基于选定区域集成点的局部材料特性。在每个积分点上施加一个微尺度代表性体积元（RVE），并假设微结构具有局部周期性，通过均匀化计算RVE的材料特性。相场方法用于描述微结构，并捕获具有空间连续、时间相关相场变量的微结构的演化。作为这些变量，对于多孔Ni/YSZ金属陶瓷阳极，作者选择了金属（Ni）、多孔和陶瓷（YSZ）相的顺序参数。采用有限差分法求解Cahn-Hilliard方程，计算了金属陶瓷相形态的演变。在均匀化过程中，微尺度上的RVE和电子在电子势梯度下通过微观结构的通量由电荷平衡方程和欧姆定律描述。数值结果显示了粒径比、界面能、电解质厚度和所选网格的影响。审核人：I.A.Parinov（罗斯托夫·纳多努） 引用于1文件 MSC公司： 74E30型 复合材料和混合物特性 74F05型 固体力学中的热效应 74层25 固体力学中的化学和反应效应 74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用 74平方米 有限差分法在固体力学问题中的应用 关键词：内部损失；代表性体积元素；均匀化；有限元法；相场建模 软件：马尔克 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{J.H.Kim}等人，计算。机械。44，第5号，683--703（2009；Zbl 1197.74027） 全文： 内政部 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