Las Celdas de Combustible de Óxido Sólido (SOFC) de alta temperatura generalmente operan bajo condiciones que implican ciclos térmicos repetidos. El aumento transitorio de temperatura durante el ciclo térmico afecta directamente la distribución del estrés dentro de la estructura de la SOFC, induciendo particularmente tensiones térmicas no uniformes en la capa de electrolito. Esto puede llevar fácilmente a agrietamientos y fracturas de las SOFC, lo que potencialmente degrada el rendimiento general del sistema. Por lo tanto, investigar los efectos de la carga térmica cíclica sobre la distribución del estrés estructural es esencial para optimizar el diseño de las SOFC. Con este fin, este estudio desarrolló un análisis de elementos finitos termo-químico-mecánico acoplado para una SOFC de tubo plano. El modelo se utiliza para analizar la influencia del impacto térmico en la distribución de tensiones térmicas dentro de la estructura de la celda bajo múltiples condiciones de ciclo térmico. Los resultados indican que tanto el aumento transitorio de temperatura durante la operación de la SOFC como el número de ciclos térmicos afectan significativamente el estrés pico en la capa de electrolito y la estabilidad del rendimiento general de la celda. Al optimizar la configuración geométrica del tubo plano y el aumento transitorio de temperatura durante el ciclo térmico, se puede mejorar la distribución del campo de tensión térmica en el electrolito. Estos hallazgos proporcionan orientación teórica para optimizar el diseño y la aplicación de ingeniería de las SOFC de alta temperatura.
Hu et al. (2026) estudió esta cuestión.