بهینه سازی عملکرد پیل سوختی غشاء پروتونی با استفاده از مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی تک فاز

در این مقاله یک مدل کاملا سه بعدی و تک فاز پیل سوختی غشاء یونی بصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است.یک دستگاهمعادلات بقاء که برای کانالهای گاز، لایه های نفوذ گاز، لایه های کاتالیست و غشاء معتبر می باشد توسعه داده شده و بصورت عددیو با استفاده از روش حجم محدود حل شده است. در تحقیق حاضر برخی پارامترها مانند مصرف اکسیژن، تولید آب و عملکرد پیلسوختی بر اساس تغییرات ضریب تخلخل و دمای عملکرد همراه با جزئیات بررسی شده است. نتایج عددی بیانگر آن است که افزایشدمای عملکرد باعث افزایش چگالی جریان خروجی سلول می شود. همچنین تاثیر هندسه کانال مانند اندازه عرض کانال و شانه بر رویعملکرد مورد توجه قرار گرفته است. نتایج عددی بیانگر آن است که در چگالی جریان یکسان، در مدل با کانال مربعی به ولتاژ بیشترینسبت به مدل دارای کانال ذوزنقه ای دست می یابیم؛ همچنین در میان مدلهای با کانال مربعی، کوچکتر شدن اندازه ناحیه شانه باعثکاهش ولتاژ خروجی سلول میشود. در نهایت نتایج عددی بدست آمده برای مدل دینامیک سیالات محاسباتی پیشنهادی مطابقتخوبی را با نتایج آزمایشگاهی از خود نشان می دهد.

Keywords:

پیل سوختی پروتنی , غشاءپلیمری , مدل سه بعدی , لایه نفوذ گاز