مطالعه پارامتری عملکرد پیل سوختی پلیمری با در نظر گرفتن انتقال آب

مدلهای تک فاز پیل سوختی پلیمری براساس جریان تک فاز هستند، و فرض میکنند که گاز درون پیل سوختی یک گازکامل است. محدودیت اصلی این مدلها در نظر نگرفتن انتقال آب مایع درون لایه های مختلف پیل میباشد، در حالی کهیکی از مسایل کلیدی پیل سوختی پلیمری، مدیریت آب به خصوص در چگالی جریانهای بالا میباشد. در این مقاله مدل سازی ریاضی و عددی این نوع پیل سوختی به صورت یکپارچه، دوبعدی، دو فازی و پایا در راستای کانال جریان گاز ارایه شدهاست. همچنین تمام لایههای پیل از جمله کانالهای جریان گاز مدلسازی شدهاند. آب موجود در پیل به سه شکل بخار، مایعو فاز حل شده در پلیمر لحاظ شدهاست. نتایج نشان میدهد که با در نظر گرفتن اثر آب مایع در پیل سوختی پلیمری، منحنی قطبش و منحنی راندمان مربوطه پایینتر قرار میگیرد. هر چه چگالی جریان پایینتر باشد، اختلاف منحنیهای قطبش وراندمان کمتر است. در این مقاله اثرات چند متغیر کلیدی مانند ضریب انتشار آب مایع، چگالی جریان، ضخامت غشاء و نسبت اکسیژن به نیتروژن روی شرایط و عملکرد پیل نظیر میزان اشباع آب مایع، غلظت مولی اکسیژن، چگالی توان، دمای پیل، بازده میان گذر، بازده کلی، پتانسیل و افت پتانسیل اهمی مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه ها:

شبیهسازی عددی ، مطالعه پارامتری ، مدل یکپارچه دو بعدی ، پیل سوختی پلیمری ، انتقال دو فازی ، مدیریت آب