بهینه سازی ایستگاه خورشیدی مبتنی بر سلول های سوخت میکروسیالی

سلول سوخت میکروسیالی تغذیه بخار(VF-MFC) در ایستگاه های خورشیدی مزایای مختلفی دربرابر سلولسوخت میکروسیالی تغذیه مایع معمولی دارد، مانند مدیریت سیالی ساده تر، مصرف سوخت بیشتر، غیرحساس بودن بهآهنگ جریان و مانند آن. برای درک بهتر مکانیسم نهفته در ارجحیت آن و برای بهینه سازی بیشتر عملکرد آن یک مدلعددی همدما 3D در این کار مطرح شده است. نتایج محاسباتی با داده های قبلی و تجربی کنونی به خوبی سازگاریدارند، و اعتبار مدل کنونی برای شبیه سازی VF-MFC را فرآهم می کنند. ازطریق اینمدل، مشخص می شود که سوختمحلول در VF-MFC در یک لایه مرزی نازک نزدیک به سطح کاتالیزور آند به خوبی کنترل می شود، که نه تنها می تواندتقاضای واکنش اکسیداسیون آند را برآورده کند بلکه هدردهی سوخت را نیز تا حدزیادی کاهش می دهد. به این ترتیب،VF-MFC می تواند به خروجی توان رضایتبخش و ضمنا مصرف سوخت زیاد دست یابد. علاوه براین، تاثیر لایه مرزی برآهنگ جریان الکترولیت می تواند غلظت سوخت را در لایه نازک در نرخ های مختلف جریان نسبتا پایدار نگه دارد، کهمی تواند دلیل غیرحساس بودن عملکرد VF-MFC به آهنگ جریان الکترولیت باشد. به منظور بهبود بیشتر خروجیتوان و بازده سوخت آن، اثرات مساحت تبخیر سوخت و نسبت بازبودن آند نیز کاملا با مدل کنونی مورد بررسیقرارگرفته اند. مشخص می شود که یک نسبت مساحت تبخیر- واکنش 11/1 برای VF-MFC کنونی کافی است، درحالیکه یک مساحت تبخیر سوخت کوچکتر می تواند منجر به بهبود مصرف سوخت به هزینه ی خروجی توان کمترشود. برای بهبود بخشیدن به مصرف سوخت و خروجی توان، مساحت الکترود به سمت خروجی کانال افزایش می یابددرحالیکه مساحت ورودی بخار ثابت نگه داشته می شود، یعنی نسبت بازبودن آند کاهش می یابد. با این استراتژی، VF-MFC می تواند به 48% خروجی توان بیشتر دست یابد و مصرف سوخت از 27/5% به 41/8 افزایش یابد، هنگامیکه یک نسبت باز بودن آند 1:3 اتخاذ می شود.

کلیدواژه ها:

ایستگاه خورشیدی ، سلول سوختی ، مصرف سوخت ، آهنگ جریان