بررسی سه بعدی کارکرد پیل سوختی پلیمری لوله ای با فرض برهم کنش سیال- جامد- گرما
Publish Year: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: Persian
View: 264
This Paper With 21 Page And PDF Format Ready To Download
- Certificate
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_JCME-41-1_004
تاریخ نمایه سازی: 12 آبان 1401
Abstract:
با توجه به روند رو به اتمام منابع سوخت فسیلی و ضرورت استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر، میبایست مطالعات مناسب در راستای بررسی های فنی و عملکردی در خصوص این منابع صورت پذیرد. لذا در این پژوهش پیل سوختی پلیمری لوله ای شکل به عنوان یک منبع انرژی مناسب با هندسه سه بعدی به صورت عددی، شبیه سازی و بررسی شده است. برای بررسی جامع، معادلات پیوستگی، ممنتوم، انرژی، تنش- کرنش و برهم کنش سیال- جامد-گرما در حالت پایا، به وسیله یک کد عددی المان محدود تعریف، با یکدیگر کوپل و سپس حل شده اند. با فرض تغییر ولتاژ پیل از ۰/۹۵ تا ۰/۴ ولت، عبور جریان تراکم پذیر سوخت و هوا در داخل کانالها و محیط های متخلخل الکترود و کاتالیست و همچنین حدود ۵ درجه افزایش دمای میانگین پیل، باعث تقریبا ۳۵ نانو متر جابجایی در بخشهای مختلف می شود. این جابجایی های ناشی از برهم کنش سیال- جامد- گرما موجب ایجاد تنشهای گرمایی و مکانیکی می شوند. تنش بیشینه در حدود ۳۵۰۰ کیلو نیوتن بر مترمربع در الکترولیت با توجه به محدودیت جابجایی آن (میانگین جابجایی ۱۲/۸ نانو متر) ایجاد می شود. سپس، رابطه تغییرات ولتاژ با چگالی جریان، تنش، سرعت جریان سوخت، جابجایی و دمای پیل سوختی نشان داده شد. همچنین نتایج نشان داد که فرض بر همکنش سیال- جامد- گرما توان پیل سوختی را تا حدود ۳ درصد کاهش می دهند. در پایان اثر پارامترهای مختلف از جمله شعاع کانال سوخت و هوا و رسانایی الکترونی و یونی بررسی شد. به عنوان مثال، در ولتاژ ۰/۴ ولت، کاهش ۲۰ درصدی شعاع کانال سوخت و هوا و همچنین افزایش ۱۰۰ درصدی رسانایی الکترونی و یونی به ترتیب باعث افزایش حدود ۲/۱۷، ۰/۰۵، ۳/۶۹ و ۴۰ درصد چگالی جریان الکتریکی می شود
Keywords:
Tubular PEM fuel cell , Three dimensional geometry , Energy , Stress- strain , Fluid- solid- heat interaction. , پیل سوختی پلیمری لوله ای شکل , هندسه سه بعدی , انرژی , تنش- کرنش , برهم کنش سیال- جامد- گرما.
Authors
مهدی کیهانپور
Department of Mechanical Engineering, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
مجید قاسمی
Department of Mechanical Engineering, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
مراجع و منابع این Paper:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود Paper لینک شده اند :