بررسی تاثیر مانع در کانال کاتد بر توزیع دمای پیل سوختی غشا پلیمری

مدیریت گرما در پیل سوختی غشا پلیمری برای افزایش نرخ واکنش­ها، جلوگیری از تشکیل نقاط داغ، جلوگیری از خشک­شدگی غشا ضروری است. در پیل سوختی غشا پلیمری با محدودیت در جهت­های افزایش و کاهش دما مواجه می­باشیم. میدان جریان بر انتقال جرم و گرما و به طبع آن بر چگالی جریان تاثیر می­گذارد و طراحی مناسب میدان منجر به بهبود عملکرد پیل می­شود. کانال­های جریان موازی همراه با مانع می­توانند انتقال واکنش دهنده­ها به لایه کاتالیست را افزایش داده و باعث کاهش بیشینه دما، توزیع یکنواخت دما و بهبود عملکرد پیل شوند. در این مقاله به مدل­سازی عددی، سه بعدی و دوفازی پیل با کانال­های همراه با مانع پرداخته شده و عملکرد الکتروشیمیایی و گرمایی آن با پیل با کانال­های موازی ساده مقایسه شده است. نتایج نشان می­دهند که افزودن مانع باعث بهبود انتقال جرم از کانال­ها به سمت لایه پخش گاز شده و از این رو نرخ واکنش در پیل افزایش یافته و منجر به بهبود عملکرد پیل می­شوند. همچنین، وجود مانع باعث می­شود بیشینه دمای پیل بیشتر از ۱ کلوین کاهش یابد و توزیع دما یکنواخت­تر شود.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی غشا پلیمری ، میدان جریان ، مانع ، دما ، انتقال اکسیژن ، افت فشار