بهبود توزیع جریان گاز در توده پیل سوختی پلیمری

در این مقاله، مطالعه عددی به منظور بررسی توزیع جریان در یک توده پیل سوختی پلیمری ۵۲ سلولی انجام گرفته است. به منظور کاهش هزینه محاسبات، کانال های جریان صفحات دوقطبی با کانال های موازی پرشده از مواد متخلخل جایگزین شدند. نتایج نشان داد که در صورت استفاده از لوله برای انتقال گاز به منیفولد، جت جریانی در منیفولد شکل می گیرد که ۴ کانال ابتدایی را تحت تاثیر قرار می دهد. کانال اول به عنوان کانال بحرانی، ۴/۹۳ درصد از میانگین گاز عبوری از بقیه کانال ها را دریافت می کند. برای بهبود توزیع جریان دو روش پیشنهاد گردید: کاهش تدریجی ارتفاع منیفولد و ایجاد مانع در منیفولد. ایجاد یک مانع منحنی شکل در ابتدای منیفولد موجب می گردد تا ساختار جت جریان پس از برخورد با مانع از بین رفته و از تاثیرات آن بر کانال های اول کاسته شود. جریان گاز عبوری از کانال اول در این حالت تا ۹۶/۹۶ درصد میانگین افزایش می یابد. همچنین کاهش تدریجی ارتفاع منیفولد موجب افزایش سرعت جریان گاز در امتداد طول منیفولد می گردد و باعث کاهش فشار استاتیک در بخش انتهایی منیفولد می گردد. با کاهش فشار استاتیک در بخش انتهایی منیفولد، دبی گذرنده از کانال های انتهایی کاهش یافته و به دبی گذرنده از کانال های ابتدایی افزوده می شود. در این حالت نیز دبی جرمی گذرنده از کانال اول تا مقدار ۳۸/۹۵ درصد میانگین افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

توزیع جریان ، پیل سوختی پلیمری ، منیفولد ، محیط متخلخل ، توده پیل سوختی