مدل سازی دو فازی و غیر هم دمای جریان و انتقال آب در پیل سوختی ازنوع غشاء تبادل پروتون

مدلهای تک فاز پیل سوختی غشاء تبادل پروتون براساس جریان تک فاز هستند، و فرض میکنند که گاز درون پیل سوختی یک گاز کامل است. محدودیت اصلی این مدلها این است که انتقال آب مایع در نظر گرفته نشدهاست در حالی که یکی ازمسایل کلیدی پیل سوختی غشای تبادل پروتون، مدیریت آب است. در این مقاله مدلسازی ریاضی و عددی این نوع از پیل سوختی به صورت یکپارچه، دوبعدی، دو فازی و پایا در راستای کانال جریان گاز ارایه شدهاست. همچنین تمام لایههای پیل ازجمله کانالهای جریان گاز مدل شدهاند. آب موجود در پیل به سه شکل بخار، مایع و فاز حل شده در پلیمر لحاظ شدهاست.به کمک شبیه سازی های انجام شده، مطالعهای عمومی بر فرآیندهای جاری در پیل با ارایه کانتورهای سرعت، دما، غلظت گونههای مختلف و اشباع آب مایع انجام شدهاست و تاثیر آب مایع بر کارآیی پیل مورد توجه قرار گرفتهاست. نتایج نشان می دهد که وقتی اثر آب مایع در پیل سوختی غشاء تبادل پروتون در نظر گرفته میشود، منحنی قطبش و منحنی راندمان مربوطه پایینتر قرار میگیرد. با کاهش چگالی جریان اختلاف منحنی های مربوطه کمتر است.

کلیدواژه ها:

شبیهسازی عددی ، مدل یکپارچه دو بعدی ، پیل سوختی غشای تبادل پروتون ، انتقال دو فازی ، مدیریت آب