بررسی اثرات عبور متانول از غشاء و آلودگی کاتد بر عملکرد پیل های سوختی متانولی مستقیم

در این مقاله ، یک مدل سه بعدی از یک پیل سوختی متانول مستقیم به منظور بررسی اثرات عبور متانول از غشاء و نفوذ آن به لایه کاتالیست کاتد، ارائه شده است . معادلات حاکم که شامل معادلات بقای جرم، بقای ممنتوم، بقای اجزاء، بقای بار الکتریکی و یونی و معادلات سینیتیک الکتروشیمیایی می باشند، با استفاده از نرم افزار COMSOL Multiphysics که روش حل عددی آن، روش المان محدود است ، حل شدهاند. جریان سیال، دائم ، تراکم ناپذیر، تک فاز و مدل ایزوترمال در نظر گرفته شده است . نتایج نشان می دهند غلظت ورودی متانولبه آند و ضخامت غشاء تاثیر نسبتا زیادی بر مقدار افت ناشی از متانول عبور کرده از غشاء دارند و با افزایش ضخامت غشاء و کاهش غلظت ورودی متانول، این مقدار کاهش می یابد. غلظت بهینه متانول در سوخت ورودی به آند بین ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ مول بر مترمکعب می باشد. همچنین طبق نتایج در چگالی جریانهای کم ، حدود ۳۰ درصد (مولی ) متانول به غشاء و کاتد نفوذ می کند و در واکنش با اکسیژن، اکسید می شود. این نتایج برای یک پیل سوختی متانول مستقیم با حداکثر توان تولیدی ۱۰۰ وات صادق می باشند. برای اعتبارسنجی این مدل از نتایج یک مدل آزمایشگاهی استفاده شده است .

کلیدواژه ها:

پیل سوختی متانول مستقیم ، ضخامت غشاء ، غلظت متانول ، عبور متانول از غشاء ، آلودگی کاتد.