پیش بینی زوال لایه کاتالیست کاتد پیل سوختی غشاء پلیمری تحت بارگذاری دوره ای

از مهمترین مشکلات موجود بر سر راه تجاری سازی پیل های سوختی غشاء پلیمری، قیمت و زوال پیل سوختی در اثر اعمال بارگذاری متناوب است. اعمال بارگذاری متناوب نمود استفاده از پیل سوختی به منظور تامین توان برای خودروها می باشد. مدل جدیدی بر اساس مطالعات تجربی موجود برای بررسی کاهش کارایی پیل تحت بارگذاری متناوب ارائه شده است. این مدل از دو زیر-مدل تشکیل شده است: مدل ۱، میزان کاهش سطح فعال الکتروشیمیایی را تحت بارگذاری متناوب با استفاده از برقراری شباهتی با آنالیز خستگی فولاد و بکار بردن ضرایب تصحیح، محاسبه می کند. در این مدل همچنین رسوب استوالد ذرات توده ای لایه کاتالیست شبیه سازی شده است. صحت سنجی این مدل تطابق خوبی بین خروجی آن و اطلاعات بدست آمده از آزمایشات تجربی با خطای کمتر از ۷% را نشان می دهد. مدل ۲، مدلی کامل شده در مطالعات پیشین است، که کارایی لایه کاتالیست را با استفاده از مدل توده ای و میزان سطح فعال الکتروشیمیایی محاسبه می کند. ترکیب مدل ۱ و ۲ قادر به پیش بینی کارایی لایه کاتالیست تحت بارگذاری متناوب است. مطالعات پارامتری برای بررسی اثر پارامترهای عملکردی بر نرخ زوال ولتاژ انجام شده است. نتایج نشان می دهد که دما دارای بیشترین تاثیر بر نرخ زوال ولتاژ است بطوریکه با افزایش دما از ۶۰ به ۸۰ درجه سانتیگراد ۲۰.۲۶% نرخ زوال افزایش می یابد. فشار نیز کمترین تاثیر را دارد بطوریکه با افزایش فشار از ۲ به ۴ اتمسفر نرخ زوال ولتاژ ۱.۴۱% افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

Catalyst layer degradation ، Load cycling ، Electro-chemical surface area ، Ostwald ripening ، Catalyst layer performance ، زوال لایه کاتالیست ، بارگذاری دوره ای ، سطح فعال الکتروشیمیایی ، رسوب استوالد ، کارایی لایه کاتالیست