مدل سازی میدان جریان درهم پیچیده درپیل سوختی غشاء پلیمری غشاء پلیمری

دراین پژوهش، تغییرات فشارو سرغت و غلظت اکسیژن و آب در کانال جریان درهم پیچیده ی پیل های سوختی غشاء پلیمری، بررسی شده است. میدان های درهم پیچیده با تبدیل مکانیزم انتقال اکسیژن از یک مکانیزم نفوذی به یک مکانیزم جابه جایی اجباری، سبب افزایش چشمگیر عملکرد پیل سوختی هیدروژنی می شوند. در پیل های سوختی هیدروژنی، تولید آب بر اثر واکنش شیمیایی و انتقال آب براثر درگ الکتروسموسی از غشاء ، سبب ایجاد جریان دوفازی در لایه نفوذ گازی پیل سوختی می گردد. آب مایع می تواند بامسدود کردن خلل و فرج ماده متخلخل لایه نفوذ گازی، مانع نفوذ گازی، مانع نفوذ موثر اکسیژن به لایه کاتالیستی و در نتیجه غرقاب شدگی الکترود و افت عملکرد شود. شبیه سازی عددی جریان دوفازی در پیل های سوختی پلیمری جهت بهبود عملکرد آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پروژه برای مدل سازی جریان دو فازی در لایه نفوذگازی کاتدی پیل سوختی هیدروژنی از روش مخلوط چند جزئی چند فازی استفاده شده است. این مدل با کاهش تعداد معادلات سبب کاهش مشکلات حل عددی می گردد. با استفاده از کد فرترن توسعه یافته جهت مدل سازی ترکیبی (1D +D2) تغییرات فشار و سرعت و غلظت اکسیژن و آب در کانال جریان درهم پیچیده به دست آمده و پیل سوختی به صورت شبه سه بعدی بررسی شده است. مقایسه بین نتایج بدست آمده با نتایج کارهای موجود، دقت مناسب این روش مدل سازی را نشان می دهد.

Keywords:

پیل سوختی غشا پلیمری(PEMFC) , جریان دوفازی , مدل مخلوط چند جزئی , مدل سازی شبه سه بعدی , میدان جریان درهم پیچیده