中文摘要：

在平板型固体氧化物电池（SOFC）内部气体流道，以及电极与电解质内部微(纳）米级孔隙中，存在着离子/电子、反应物和产物、热量与动量等多种传递过程，并与化学/电化学反应强烈地耦合在一起。课题组采用宏观CFD模型对上述传递现象进行了研究，并取得了一定成果。在此基础上，采用多尺度数值模拟方法，对多功能材料的微结构影响进行深一步的研究。首先从微结构多功能材料对化学反应机理和传递过程的影响出发，建立微尺度模型，并与已有的宏观模型相结合，建立起能反映化学反应与传递过程耦合机理的完整数学模型。然后设计出模拟程序对数学模型进行求解。最后，在对各种复杂传递现象进行分析基础上，对功能材料的开发、电池(组)的设计以及工艺参数的选取等提供理论依据与指导。项目揭示了多孔介质微结构内部，甲烷蒸气重整反应发生的位置、步骤等问题，还探讨了甲烷重整器内部化学反应与重整器结构与工艺参数之间的关系。作为一种新的模拟方法，本项目的研究成果不仅对SOFC的开发设计具有重要的现实意义，而且可以推广到能源、化工等具有复杂传递过程的研究中，具有重要的学术价值。