طراحی جدید و بررسی عملکرد میدان جریان پیل سوختی غشاء پلیمری جهت بهبود عملکرد برای کاربرد در یک وسیله هوایی

از مهم ترین قسمت های پیل های سوختی پلیمری صفحات دوقطبی می باشد که از طریق مسیر کانال هایی که به عنوان میدان جریان در این صفحات مطرح می گردد، دسترسی گازهای واکنش گر به سطح لایه های کاتالیست برای انجام واکنش های الکتروشیمیایی پیل سوختی امکان پذیر می باشد. تاکنون محققان بسیاری به طراحی میدان جریان های مختلفی برای پیل های سوختی پرداخته اند. گرچه هر یک از مدل های مطرح شده دارای مزایا و معایب مربوط به خود می باشد؛ اما یک طراحی مناسب برای میدان جریان پیل سوختی که توزیع یکنواخت گازهای واکنش گر را روی سطح لایه کاتالیست داشته باشد، دسترسی به عملکرد بالاتر و عمر بیشتر پیل های سوختی را نتیجه می دهد و از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در این تحقیق به معرفی یک الگوی جریان جدید برای میدان جریان پیل سوختی پرداخته شده است و نتایج عددی بدست آمده با یک مدل با آرایش متداول موازی مورد مقایسه قرار گرفته شده است. میدان جریان ارائه شده به صورت مارپیچ اصلاح شده با ابعاد کلی پیل ۶۴۰۰ میلی متر مربع بوده که دسترسی به توزیع یکنواخت گازهای واکنش گر، چگالی جریان و دما ممکن شده است. افزایش ۶۶ درصدی چگالی جریان محدود و رشد ۱.۷ برابر چگالی توان با اصلاح آرایش برای میدان جریان محقق شده است. در ادامه با در نظر گرفتن نقطه طراحی پیل سوختی بر اساس منحنی چگالی توان مدل جدید ارائه شده، به بررسی مشخصات و توان ویژه پیل سوختی در یک ماموریت هوایی پرداخته شده است و دسترسی به توان مخصوص بالا که در کاربردهای هوایی اهمیت ویژه ای دارد، حاصل شده است.

کلیدواژه ها:

Polymer membrane fuel cell ، flow field design ، fuel cell lifespan ، uniform distribution of reactive gases ، aerial application ، پیل سوختی غشاء پلیمری ، طراحی میدان جریان ، توزیع یکنواخت گازهای واکنش گر ، کاربرد هوایی