تحلیل مکانیکی صفحات دوقطبی پیل سوختی تحت بارگذاری فشاری به روش اجزاء محدود

بحران انرژی امروزه یک چالش بزرگ برای نیازهای روزافزون بشر است. سهم بالای سوخت فسیلی در انتشار گازهای گلخانه-ای، باعث می شود که همواره نیاز به توسعه ی فناوری های جایگزین وجود داشته باشد. سلول های سوختی به عنوان یک منبع انرژی جایگزین که با محیط زیست هم سازگار هستند، شناخته می شوند. در میان انواع آن ها، پیل سوختی غشاء تبادل پروتون عملکرد بهتری از خود نسبت به سایر پیل های سوختی نشان داده است. از مهم ترین اجزاء پیل سوختی غشاء تبادل پروتون می توان به صفحات دوقطبی اشاره نمود که سهم بالایی در هزینه ی تمام شده و وزن مجموعه پیل سوختی دارد. لذا بهبود عملکرد و همچنین کاهش هزینه آن همواره توجه زیادی را به خود جلب نموده است. در این پژوهش، تحلیل مکانیکی صفحات دوقطبی تحت بارگذاری فشاری موردبررسی قرارگرفته است. این مطالعه، با توسعه مدلی تحلیلی با استفاده از قضیه کاستیگلیانو، به بررسی خواص مکانیکی در صفحه دوقطبی می پردازد. همچنین به منظور نزدیک شدن هرچه بیشتر هندسه موج موردبررسی به واقعیت در صفحات دوقطبی، از معادلات سری فوریه کمک گرفته شد. همچنین یک مدل اجزاء محدود به کمک نرم افزار آباکوس ارائه گردید و درنهایت سفتی به دست آمده در راستای عمودی از روش های مذکور با یکدیگر مقایسه شد. در انتها هم تاثیر پارامترهای مختلف هندسی بر سفتی صفحه بررسی گردید. مطابق نتایج حاصله، مدل تحلیلی و اجزاء محدود ارائه شده می توانند رفتار مکانیکی صفحه دوقطبی موردنظر را با دقت بالایی پیش بینی نمایند.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی غشاء تبادل پروتون ، صفحات دوقطبی ، صفحات دوقطبی فلزی ، شبیه سازی اجزاء محدود