بررسی عملکرد پیل سوختی غشاپلیمری با میدان شارش پینی لوبیا شکل

شکل و هندسه میدان جریان تاثیر مستقیمی بر انتقال واکنشگرها به سمت لایه کاتالیست و متعاقبا عملکرد پیل سوختی غشاپلیمری دارد؛ ازاین رو ارائه یک میدان جریان مناسب ضروری است. در پژوهش حاضر، یک طرح جدید پیل سوختی غشاپلیمری با میدان جریان پینی لوبیا شکل به منظور کاهش نواحی کم فشار، افزایش میزان نرخ انتقال اکسیژن به لایه کاتالیست، بالا بردن دانسیته جریان و درنهایت، بهبود عملکرد پیل ارائه شده است. برای بررسی عملکرد میدان جریان پیشنهادی، این پیل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و دیدگاه تک دامنه ای شبیه سازی شده و عملکرد آن با یک پیل سوختی ساده با کانال های جریان موازی مقایسه شده است. هندسه و شرایط کاری هر دو پیل سوختی یکسان در نظر گرفته شده است. نتایج عددی کار حاضر نشان می دهد به واسطه وجود پین ها، نرخ انتقال اکسیژن به لایه پخش گاز و لایه کاتالیست کاتد افزایش پیدا می کند و باعث افزایش نرخ واکنش های الکتروشیمیایی و به تبع آن، دانسیته جریان پیل می شود. در مقایسه با پیل کانال های ساده، پیل سوختی پیشنهادی به واسطه افزایش دانسیته جریان و به خصوص در دانسیته های جریان بالا عملکرد بهتری دارد. با این وجود، در پیل سوختی با میدان جریان پینی افت فشار بالاتر و توزیع نایکنواخت تر دانسیته جریان مشاهده می شود.

Keywords:

Polymer membrane fuel cell , Pin-type flow field , Oxygen transport , Computational fluid dynamics. , پیل سوختی غشاپلیمری , میدان جریان پینی , انتقال اکسیژن , دینامیک سیالات محاسباتی.