شبیه سازی سه بعدی پیل سوختی غشاء پلیمری و بررسی تاثیر پارامترهای عملکردی بر کارائی آن

در پیل های سوختی پلیمری پارامترهای عملکردی تاثیر زیادی بر روی کارائی دارند. در اینجا یک مدل سه بعدی چند فازی از یک تک سل پیا سوختی پلیمری توسط نرم افزار تجاری فلوئنت مدلسازی شده و سپس تاثیر پارامترهای عملکردی از جمله فشار ، دما ، رطوبت گازهای واکنش دهنده و نسبت استوکیومتری هوا بر کارایی پیا سوختی مدل شده مورد بررسی قرار گرفته است. پیا سوختی مدل شده در اینجا دارای نه بخش مختلف می باشد که شامل لایه های صفحه گرافیتی دو قطبی ، کانال های جریان ، لایه های صفحه گرافیتی دو قطبی ، کانال های جریان ، لایه های نفوذ گاز ، لایه های کاتالیست و لایه غشاء پلیمری می باشد. نرم افزار فلوئنت نیز از جمله نرم افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی می باشد که برای بررسی و حل جریانهای سیالات به کار می رود. نتایج حاصل از حل نیز به وسیله نمودارهای قطبیت polarization و نمودارهای مربوط به تغییرات غلظت مولی گونه ها نمایش داده می شود. نتایج بدست امد ه نشان می دهد که هر چه از سمت ورودی کانالها به سمت خروجی حرکت کنیم از غلظت اکسیژن در کانال کاتد و غلظت هیدروژن در کانال آند کاسته می شود و این بدلیل شرکت این مواد در وکنش و تولید اب می باشد. از طرف دیگر در کانال کاتد کمی غلظت هیدروژن از صفر بیشتر می شود و در کانال آند نیز کمی غلظت اکسیژن بیشتر از صفر می شود. غلظت آب نیز در کانال کاتد همواره افزایش ژیدا می کند و در کانال آند ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد.غلظت نیتروژن نیز ثابت است و تغییری نمی کند. فشار کارکرد همواره تاثیر مستقیم بر روی کارائی پیل سوختی دراد یعنی همواره با افزایش فشار کاری بر کارائی پیل سوختی پلیمری افزوده می شود. در رابطه با تاثیر دما نتایج بدست امده به این صورت است که در دانسیته جریانهای پایین با افزایش دمای کاری از کارائی پیل سوختی کاسته می شود ولی در دانسیته جریان های بالا با افزایش دمای کاری ، کارائی پیل سوختی پلیمری افزایش می یابد. رطوبت نسبی سمت آند نیز رابطه مستقیم با کارائی پیل سوختی دارد و همواره با کاهش رطوبت سمت آند از کارائی پیل سوختی کاسته می وشد ولی برای رطوبت سمت کاتد بهترین کارائی را در رطوبت پنجاه درصد داریم و علاوه بر آن می توان کفت که در دانسینه جریانهای بالا حتی رطوبت های های پایین تز از پنجاه درصد نیز کارائی بهتری دارد. برای نسبت استوکیومتری هوا نیز می توان گفت همواره با افزایش نسبت است.کیومتری سمت کاتد بر کارائی پیل سوختی افزوده می شود.

Keywords:

پیل سوختی پلیمری , تک سل , پارامترهای عملکردی , کرارائی , فلوئنت