تحلیل حرارتی تاثیر نوع سیال خنک کاری در دفع حرارت از پیل های سوختی پلیمری

مدیریت صحیح گرما یکی از معضلات اساسی در پیلهای سوختی بوده که باید به نحوی مرتفع گردد. عملکرد پیل در دماهای بالا باعث خشک شدن غشاء، افزایش مقاومت اهمی پیل، انقباض و گسیختگی غشاء و در دماهای پایین باعث کاهش نرخ واکنش ها، ولتاژ، راندمان، توان خروجی و همچنین باعث میعان آب و وقوع پدیده غرق ابگی در سمت کاتد میگردد. افزایش توان در پیلهای سوختی با افزایش تعداد پیلها در یک استک پیل سوختی همراه است. با افزایش توان گرمای تولید شده در استک افزایش مییابد که نیازمند دبی بالای سیال خنک کاری برای دفع حرارت تولید شده است. افزایش دبی با افزایش حجم سیستم خنک کاری، افزایش توان مصرفی پارازیتی و در نتیجه کاهش راندمان در استک همراه است. در این مقاله تاثیر سیال خنک کاری که شامل آب، اتیلن گلیکول و نانوسیال شامل نانوذره اکسید آلومینیم و سیال پایه آب و اتیلن گلیکول میباشد بر راندمان حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر نانوسیال بر کاهش توان پارازیتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که با استفاده از مخلوط آب و 2 درصد نانوذره اکسید آلومینیم در رینولدز 6000 خواهیم توانست اختلاف دمای تمامی نقاط را نسبت به ورودی از اختلاف دمای طراحی شده که 5 درجه سانتیگراد می باشد، کوچکتر نگه داریم. این در حالی است که برای سیال پایه حداقل رینولدز جریان باید به 9000 برسد تا این اختلاف دما برقرار باشد.

Keywords:

پیل سوختی پلیمری , سیال خنک کاری , مدیریت حرارت , ضریب انتقال حرارت جابجایی