بررسی عملکرد پیل سوختی پلیمری با در نظر گرفتن اثرات لایه کاتالیست

کاتالیست یکی از اجزای مهم پیل سوختی است که با وجود پیشرفت های قابل ملاحظه ای که دردهه گذشته در مورد بهبود عملکرد، افزایش عمر و کاهش قیمت پیل سوختی پلیمری به دست آمده استولی هنوز عامل اصلی در افت ولتاژ و کاهش راندمان پیل سوختی پلیمری، سنتیک کند واکنش اکسایشاکسیژن در کاتالیست کاتد و محدودیت انتقال جرم محسوب می شود. در این پژوهش یک پیل سوختیغشاء پلیمری با استفاده از مدل یکبعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا معادلات حاکم بر پیلسوختی کاتد و آند با شرایط مرزی با استفاده از یک کد کامپیوتری در زبان برنامه نویسی متلب(MATLAB) حل شده و با داده های تجربی موجود در مقالات اعتبارسنجی شده اند. همچنین معالعاتکمی در جهت بررسی معادلات یک بعدی آند و کاتد با لایه کاتالیست پخش غلظت گونه ها، تغییراتپتانسیل فاز الکترولیت و جامد در بخش های مختلف، ضریب محتوای آب و درجه اشباع در راستای عمود برغشاءدر چگالی جریان های مختلف بررسی شده که نتایج نشان میدهد افزایش چگالی جریان سبب افزایشمصرف مواد واکنش دهنده شده لذا تغییرات شدیدتری در پخش گونه ها در سطح لایه ی کاتالیست دیدهمی شود که این باعث افت عملکرد پیل می شود. همچنین نرخ واکنش به دنبال آن تولید آب افزایش یافتهبنابراین، درجه اشباع در راستای عمود بر غشاءبیشتر می شود که این امر موجب افت عملکرد پیل سوختیپلیمری شده است. از طرفی ضریب محتوای آب با افزایش چگالی جریان بیشتر شده که یاعث بهبودعملکرد میگردد. پتانسیل فاز جامد با افزایش چگالی جریان کاهش می یابد ولی تغییرات آن در طوللایه ی کاتالیستی برای هر چگالی جریان زیاد نمی باشد. در فاز الکترولیت با افزایش چگالی جریان تغییراتشدیدتر میشود. بنابراین افت ولتاژ فعالسازی افزایش خواهد یافت.

Keywords:

پیل سوختی پلیمری , لایه ی کاتالیست , مدل یک بعدی , مدیریت آب