بررسی تاثیر انتقال حرارت بر عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری

بر اثر واکنش شیمیایی در پیلهای سوختی هیدروژنی، آب در لایه کاتالیستی تولید شده و موجب شکلگیری جریان دوفازی در لایه نفوذ غشاء میگردد. آب مایع میتواند با مسدود کردن خلل و فرج لایه نفوذ گازی، مانع نفوذ اکسیژن به لایهکاتالیستی شده و در نتیجه، عملکرد پیل سوختی افت میکند. علاوه بر تشکیل آب در غشاء، گرمای حاصل از واکنش نیز از دیگر عوامل تاثیرگذار بر کارایی آنها میباشد. لذا بررسی رفتار پیل سوختی با در نظر گرفتن هر دو عامل انتقال حرارت و جریان دوفاز، از اهمیت زیادی در بهبود عملکرد آنها برخوردار است. در این پژوهش، در یک مدل دو بعدی، انتقال حرارت درجریان دو فازی سمت کاتد پیل سوختی غشاء پلیمری بررسی شده و معادلات حاکم در این مدل به صورت همزمان با در نظر گرفتن شرایط مرزی مربوط به کمک حجم محدود و بکارگیری الگوریتم سیمپل برای اصلاح فشار و استفاده از یک شبکه جابجا شده توسط کد توسعه داده شده در محیط فرترن حل میگردند. برای مدل سازی جریان دوفازی در لایه نفوذ گازی کاتدی پیل سوختی هیدروژنی از روش مخلوط چند جزیی استفاده شده است. مقایسه بین نتایج بدست آمده با نتایج کارهای موجود، دقت مناسب مدلسازی انجام شده را نشان میدهد. اثر پارامترهای عملکردی مختلف از قبیل دمای کاری، ضخامت لایه نفوذ گازی، نفوذپذیری و خاصیت ترکنندگی مورد بررسی قرار گرفت

کلیدواژه ها:

جریان دوفازی ، انتقال حرارت ، فلادینگ ، میدان جریان