تحلیل عملکرد اگزرژی یک پیل سوختی پلیمری در شرایط عملکردی مختلف

این مقاله به بررسی اثرات بازگشت ناپذیری های ترمودینامیکی بر عملکرد اگزرژتیک پیل سوختی پلیمری (PEM) به عنوان تابعی از دما عملکردی سلول پیل سوختی، فشار عملکردی الکترودهای آند و کاتد، چگالی جریان، و ضخامت غشاء الکترولیت تبادل پروتون می پردازد. شرایط عملیاتی واقعی به ترتیب شامل 3-5 (atm) برای فشار الکترودهای آند و کاتد و دمای سلول پیل سوختی معادل 323-353 (K) است. ضخامت غشای الکترولیت به ترتیب 0/016، 0/018 و 0/02 (cm) انتخاب شده اند. علاوه بر این، محدوده چگالی جریان پیل سوختی پلیمری به صورت 0/01-0/2 (Acm-2) انتخاب می شود. در این پژوهش برای مدلسازی عملکرد پیل سوختی پلیمری، با استفاده از معادلات حاکم که شامل معادلات ترمودینامیکی و الکتروشیمی بوده کدی محاسباتی در محیط نرم افزار EES توسعه داده می شود. نتایج مطالعه حاضر نشان می دهد که راندمان اگزرژی پیل سوختیPEM با افزایش ضخامت و چگالی جریان غشای الکترولیت کاهش می یابد و با افزایش فشار عملکردی سلول پیل سوختی و کاهش چگالی جریان برای ضخامت مشابه غشای الکترولیت افزایش می یابد. بنابراین می توان گفت که برای افزایش راندمان پیل سوختی PEM، ضخامت غشای پایین تر، چگالی جریان کمتر و فشار عملکردی سلول بالاتر باید استفاده شود و این در حالی است که دمای عملکردی سلول پیل سوختی دارای مقدار ثابتی است.

کلیدواژه ها:

، PEM FC ، بازگشت ناپذیری های ترمودینامیکی ، راندمان اگزرژی ، دما ، فشار ، ضخامت غشا ، چگالی جریان