بررسی اثر خواص لایه نفوذ گازی آب گریز بر عملکرد پیل سوختی غشاء پلیمری

در این مقاله، به بررسی تاثیر اضافه نمودن یک لایه نفوذ گازی آب گریز (MPL) در سمت کاتد پیل سوختی بر عملکرد آن پرداخته می شود. برای این منظور، شبیه سازی دو بعدی و دو فازی لایه های مختلف سمت کاتد یک پیل سوختی شامل کانال گاز، لایه نفوذ گاز (GDL)، لایه متخلخل نفوذ گازی آب گریز (MPL) و لایه کاتالیست انجام شده است. معادلات حاکم بر جریان سیال درون پیل سوختی با استفاده از یک مدل چند فازی با استفاده از کد نویسی حل شده و توزیع سرعت، فشار و غلظت اجزاء واکنشگر در در سمت کاتد پیل بدست آمده اند. همچنین اثر تغییر خواص فیزیکی MPL شامل ضخامت و تخلخل آن بر میزان اشباع آب مایع و نیز عملکرد پیل مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزودن لایه اضافی MPL بین لایه های GDL و کاتالیست به دلیل تفاوت در خواص رطوبتی این لایه ها یک ناپیوستگی در اشباع آب و غلظت اجزاء واکنش در سطح تماس آنها به وجود می آید. همچنین بر اساس نتایج بدست آمده، افزایش تخلخل MPL باعث کاهش تولید آب مایع و در نتیجه بهبود عملکرد پیل می شود، در حالی که افزایش ضخامت آن، عملکرد پیل را کاهش می دهد. به منظور صحه گذاری نتایج بدست آمده، منحنی عملکرد حاصل از شبیه سازی تک فازی و دوفازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده و تطابق خوبی مشاهده شده است