بررسی تاثیر هندسه کانال‌های تزریق گاز بر عملکرد و رفتار دینامیکی پیل سوختی غشا پلیمری

Abstract

پیل سوختی غشا پلیمری که با هیدروژن و هوا کار می کند و دارای راندمان و چگالی توان بالا، کارکرد در دمای پایین و قابلیت راه‌اندازی سریع و بدون آلایندگی می‌باشد، می‌تواند جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی باشد. عملکرد سلول سوختی غشای تبادل پروتون بستگی زیادی به هندسه ، پیکربندی کانال‌های جریان و اندازه دارد. پژوهش حاضر یک مطالعه عددی می‌باشد که به بررسی عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری با تکیه بر طراحی کانال‌های تزریق گاز با هندسه‌های مختلف در حالت ناپایا پرداخته شده است. برای حل معادلات حاکم از روش دینامیک سیالات محاسباتی بهره‌گیری شده است. در این روش برای گسسته سازی و حل کردن معادلات از متد حجم محدود استفاده می‌شود. هندسه‌های مختلفی که برای این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته که شامل شبه مارپیچی (مدلA)، موازی (مدلB) و پینی (مدلC) می‌باشد که ابعاد آن‌ها با مدل پایه مارپیچی شکل یکسان است. با استفاده از شبیه‌سازی دینامیکی مشاهده شد که بعد از گذشت حدود 70 ثانیه جریان به حالت پایدار رسید و تولید آب رفته‌رفته افزایش یافت. نتیجه‌ها نشان می‌دهد که مدل C نسبت به سایر مدل‌ها عملکرد بهتری دارد و در مقابل مدل B بدترین عملکرد را از خود نشان می‌دهد.

Keywords

• پیل سوختی غشای پلیمری
• مدل‌سازی عددی
• رفتار دینامیکی
• هندسه کانال گاز