فهم نماذج النقل الكتلي بدقة في خلايا الوقود الصلبة المدعومة بالأنود (SOFCs) أمر أساسي لتحسين الكفاءة والتخفيف من فقدان الأداء بسبب الاستقطاب التركيزي. تقدم هذه الدراسة إطار عمل أحادي الأبعاد، متساوي الحرارة، متعدد المكونات يعتمد على صياغة ستيفان-ماكسويل (SM) لتقييم نقل الهيدروجين، وبخار الماء، والنيتروجين في مادتين مختلفتين من المواد الداعمة المسامية السيراميكية: زركونيا مدعومة بالكالسيا (CSZ) و مغنيسيا ألومنيوم المغنيسيا (MMA). يتم تنفيذ كلا النموذجين SM الثنائي والـ SM الثلاثي لالتقاط تفاعلات الأنواع تحت تركيزات هيدروجين متغيرة ودرجات حرارة تشغيل مختلفة. تتيح صياغة SM حساباً مباشراً للاستقطاب التركيزي وكذلك التوزيع المكاني لمكونات الغاز عبر سمك دعم الأنود. تم إجراء المحاكاة لمزيجي وقود تمثيليين—20% H2 (وقود غني بالبخار، ناقص) و50% H2 (فقير بالبخار)—عبر نطاق درجات حرارة من 500–1000 درجة مئوية وسمكات أقطاب متغيرة. تم التحقق من صحتها مقابل البيانات التجريبية من الأدبيات، وتم تقييم تأثير سمك الأقطاب وتركيب الوقود على فقدان الاستقطاب بشكل منهجي. تُظهر النتائج أن نموذج SM الثلاثي يوفر دقة أكبر في التنبؤ بالفقدان الزائد، خاصةً في ظروف انخفاض الهيدروجين حيث تهيمن التفاعلات متعددة المكونات. يظهر MMA باستمرار فقدان استقطاب أقل من CSZ بسبب تحسين نفاذية الغاز. يقدم هذا العمل إطار عمل موثق وفعال حسابياً لتقييم قيود النقل الكتلي في دعم الأقطاب المسامية ويقدم رؤى لتحسين تصميم الأقطاب واستراتيجيات التشغيل، مما يساهم في سد الفجوة بين النماذج التحليلية المبسطة والمحاكيات الديناميكية متعددة الفيزياء الكاملة.
دراسة باتيل وآخرون (Sun) لهذا السؤال.