فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در پیل‌ سوختی غشا پلیمری، افزایش چگالی جریان گاهی می‌تواند منجر توزیع غیریکنواخت دما و در نتیجه، گرادیان‌های دمایی شدید شود. در همین راستا، این پژوهش به‌صورت عددی به بررسی تأثیر جهت‌های مختلف جریان ورودی گاز بر عملکرد حرارتی و الکتروشیمیایی دو سلول مجاور در یک پیل سوختی غشای پلیمری می‌پردازد. در این مطالعه، معادلات حاکم به‌صورت پایا، سه‌بعدی و با نگرش حجم محدود در نرم‌افزار انسیس فلوئنت حل‌شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که در تمامی حالت‌ها، بیشترین گرادیان دما در راستای ارتفاع سلول و کمترین آن در راستای طولی ایجاد می‌شود. همچنین مشخص شده است که عملکرد حرارتی و الکتروشیمیایی سلول‌ها همواره در نوعی تعارض عملکردی قرار دارند؛ به‌گونه‌ای که بهبود در یکی از شاخص‌ها با افت در شاخص دیگر همراه است. مطالعه موردی پنج حالت مختلف از جهت جریان نشان می‌دهد که یکنواخت‌ترین توزیع دما (کمترین گرادیان دمایی) مربوط به حالتی است که جهت جریان در هر دو سلول و هر دو ردیف کاملاً یکسان و موافق باشد (حالت اول). در این حالت، بیشینه تفاوت گرادیان دمایی نسبت به سایر حالت‌ها برابر با ۴٫۴ کلوین بر سانتی‌متر محاسبه شده است. در مقابل، در حالتی که جهت جریان در هر دو سلول و در هر دو ردیف کاملاً مخالف یکدیگر باشد (حالت پنجم)، بیشترین مقدار چگالی جریان الکتریکی مشاهده می‌شود. اختلاف بیشینه چگالی جریان میان حالت‌های مختلف برابر با ۰٫۲۹ آمپر بر سانتی‌متر مربع (معادل ۳۰٫۲۱ درصد) بوده و این مقدار در ولتاژ کاری ۰٫۷۵ ولت به‌دست آمده است.