تاثیر طراحی واشر آب بندی گاز بر عملکرد یک استک پیل سوختی پلیمری

در تحقیق حاضر، عملکرد یک استک پیل سوختی پلیمری پس از ۹۰۰ ساعت کار مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این تحقیق ضمن تشخیص افت ولتاژ این استک، دلایل این افت بررسی گردیده است. مهمترین دلیل افت ولتاژ این استک، افت تدریجی کیفیت مجموعه غشاء الکترود در طول کارکرد استک تشخیص داده شد. بررسی دقیق مجموعه غشاء الکترود مبین ایجاد ترکهای میکروسکوپی، سوراخ و پارگی در بعضی از نقاط غشاء بود. این بررسی نشان داد که علت ایجاد ترکهای میکروسکوپی، عدم یکنواختی فشار، تمرکز تنش و کشیدگی غشاء به خصوص در لبه شیارهای مربوط به شبکه توزیع جریان گاز در ناحیه مرزی سطح موثر بود. عامل دیگر پایین بودن عملکرد استک، مقاومت تماسی زیاد بین سطوح مختلف لایه ­های استک و از جمله غشاء بود. مهمترین عامل مقاومت تماسی بین سطوح، فاصله بیش از حد اجزا و همچنین عدم یکنواختی فاصله بین سطوح مختلف استک می­باشد. برای رفع این اشکال واشرهای آب­بندی گاز بازبینی و با دستگاه ضخامت سنج دقیق اندازه­ گیری گردیدند. در نتیجه مشخص گردیدکه میزان و تولرانس ضخامت واشرها با توجه به میزان سختی واشرها باید بهینه­سازی­گردند. لذا پس از اصلاح این واشرها و مقایسه و تایید عملکرد آنها به وسیله تست (Electrochemical Impedance Spectrometry)EIS و با استفاده ازصفحات حساس به فشار، بهترین میزان ضخامت برای واشر مشخص شد. نتیجه تست EIS استک با واشر آب­بندی بهینه­سازی شده نشان داد که با کاهش مقاومت تماسی بین لایه­های مختلف استک در ناحیه سطح موثر غشاء، عملکرد استک بهبود پیدا کرده است.

کلیدواژه ها:

Fuel cell ، ۴ cells stack ، EIS Test ، MEA ، Sealing washer ، پیل سوختی ، استک ۴ تایی ، تست EIS ، مجموعه غشاء- الکترود ، واشر آببندی