مطالعه عددی در بهبود عملکرد پیل سوختی غشاء پلیمری با استفاده از ساختارهای مختلف دندانه گذاری در میدان جریان سمت کاتد

امروزه سیستم های پیل سوختی با توجه به ویژگی های جذاب شان توجه زیادی را به خود جذب کرده اند. در این مطالعه به منظور بهبود عمکلرد پیل سوختی غشاء پلیمری، به بررسی تاثیر ساختارهای مختلف دندانه گذاری در میدان جریان سمت کاتد پیل با استفاده از شبیه سازی عددی پرداخته می شود. هدف اصلی، بهبود توزیع جریان گازهای واکنش دهنده و افزایش عملکرد کلی پیل سوختی از طریق طراحی بهینه ی کانال های جریان است. سه ساختار دندانه گذاری مختلف شامل حالت پایه (بدون دندانه)، دندانه گذاری در میانه کانال و دندانه گذاری در مارپیچ مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که دندانه گذاری، توزیع یکنواخت تری از اکسیژن در سطح کاتالیست ایجاد کرده و باعث شرکت نواحی مرده در سطح فعال واکنش شده و همچنین انتقال جرم را بهبود می بخشد. این بهبود منجر به افزایش چگالی جریان الکتریکی و توان حجمی پیل شد. حالت دندانه گذاری در میانه با ۱۲ دندانه، بهترین عملکرد را با افزایش میزان توان تولیدی نسبت به حالت بدون دندانه نشان داد به گونه ای که شاخص یکنواختی کسر مولی اکسیژن به عنوان محرکه واکنش پیل سوختی را تا ۲۶/۲۰% افزایش داد. این مطالعه نشان می دهد که طراحی بهینه ی میدان جریان با استفاده از دندانه گذاری می تواند به طور قابل توجهی عملکرد پیل سوختی را بهبود بخشد.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی غشاء پلیمری ، کانال جریان مارپیچ موازی ، توزیع یکنواخت جریان ، دینامیک سیالات محاسباتی