تحلیل آزمایشگاهی و عددی تاثیر عرض شانه و شکل هندسی کانالهای گاز بر عملکرد سلول سوختی با غشا تبادل پروتون

در مقاله حاضر، تاثیر تغییر شکل هندسی دیواره های جانبی کانال های گاز آند و کاتد و نیز تغییر اندازه عرض ناحیه شانه بر عملکرد یک سلول سوختی با غشا تبادل پروتون مطالعه شده است. در بررسی عددی، جهت گسسته سازی معادلات حاکم از روش عددی حجم محدود بهره گرفته شده است. در ابتدا، عرض ناحیه شانه یا به عبارتی صفحه بای پولار بررسی گردیده است. بدین منظور پارامتر مذکور جهت عدم افزایش در مصرف مواد گران قیمت در تولید پیل سوختی، به تدریج کاهش یافته است. نتایج نشان می دهند که در عرض b=۰.۴ mm عملکرد مطلوب حاصل شده و تراکم جریان الکتریکی خروجی ماکزیمم مقدار را دارا بوده و نسبت به حالت پایه حدود ۱۰درصد بازدهی را افزایش داده است. همچنین تاثیر تبدیل کانال های گاز آند و کاتد از حالت مستقیم مرسوم به حالت های سینوسی مختلف نیز بررسی شده است. نتایج حاکی است که در کانال های گاز با دیواره های سینوسی، مسیر حرکت مواد واکنش دهنده افزایش یافته و به تبع آن میزان نفوذ آنها به لایه های کاتالیست برای وقوع واکنش الکتروشیمیایی بیشتر شده و در نتیجه عملکرد پیل سوختی بهبود می یابد. نهایتا جهت اعتباردهی به کار عددی، از نتایج آزمایشگاهی نیز بهره گرفته شده است که بیانگر تطابق مطلوب بین آنهاست.

کلیدواژه ها:

صفحه بای پولار ، سلول سوختی پلیمری ، دینامیک سیالات محاسباتی ، کانال های گاز