بررسی اثر شرایط کارکردی سمت کاتد بر عملکرد پیل سوختی پلیمری

در این مقاله، به بررسی تاثیر شرایط کارکردی سمت کاتد یک پیل سوختی پلیمری بر روی عملکرد آن پرداخته می شود. برای این منظور، شبیه سازی دوبعدی و دوفازی یک واحد پیل سوختی شامل کانال های گاز، لایه های نفوذ گاز و کاتالیست سمت کاتد و آند و نیز ناحیه غشاء انجام شده است. معادلات حاکم بر جریان پیل سوختی با استفاده از مدل چند فازی میکسچر و با لحاظ نمودن مدل تک ناحیه ای با استفاده از کد نویسی حل شده و غلظت اجزاء واکنش گر و در نتیجه منحنی قطبیت پیل بدست آمده اند. همچنین اثر تغییر ولتاژ، فشار، دما، سرعت و رطوبت نسبی سمت کاتد بر میزان غلظت اکسیژن و آب و نیز عملکرد پیل مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش میزان دمای کارکرد پیل، عملکرد پیل سوختی بهبود می یابد. همچنین با افزایش سرعت، فشار و رطوبت نسبی جریان گاز ورودی به کانال، راندمان پیل سوختی افزایش می یابد. به منظور صحه گذاری نتایج بدست آمده، منحنی عملکرد حاصل از شبیه سازی تک فازی و دوفازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده و تطابق خوبی بین آن ها مشاهده شده است.

Keywords:

PEM fuel cell , the two-phase simulation , functional cell , fuel cell performance curve , پیل سوختی پلیمری , شبیه سازی دوفازی , شرایط کارکردی پیل , منحنی عملکرد پیل سوختی