تحلیل آزمایشگاهی و عددی پیل سوختی پلیمری با یک کانال مارپیچ متقارن جدید
نویسندگان
1 گروه فیزیک و گروه پیل سوختی حرارت بالا، دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجان، رفسنجان
2 دانشجوی فوق لیسانس، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان
3 هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته
4 کارشناس آزمایشگاه، گروه فیزیک و گروه پیل سوختی حرارت بالا، دانشگاه ولیعصر(عج) رفسنجان، رفسنجان
5 استادیار،گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران
doi
10.22044/jsfm.2016.829چکیده
در این مقاله ابتدا یک پیل سوختی پلیمری با الگوی جدید کانال جریان، با عنوان الگوی کانال مارپیچ متقارن (جدید) طراحی و ساختهشده است. پیل ساختهشده دارای توان نامی حدود 10 وات، مساحت ناحیه فعال 25 سانتیمتر مربع و دارای غشاء نفیون-117 میباشد. با استفاده از دستگاه تست پیل سوختی اثر دما و رطوبت نسبی گازهای سمت کاتد بر عملکرد آن (نمودار ولتاژ – چگالی جریان پیل) موردبررسی قرارگرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که پیل ساختهشده قادر است ماکزیمم چگالی توان (حدود 45/0 وات بر سانتیمتر مربع) را تولید نماید. سپس مدلسازی عددی سهبعدی و کامل پیل سوختی ساختهشده (شامل همه 9 لایه پیل سوختی) و در ابعاد واقعی انجامشده است. بدین منظور، معادلات دیفرانسیل پارهای همبسته شده غیرخطی بقاء جرم، بقاء اندازه حرکت (مؤمنتم)، بقاء اجزاء، بقاء انرژی و شارژ به همراه روابط سینتیک الکتروشیمیایی در نواحی مختلف پیل بهصورت الگوی تک ناحیهای و تک فاز (فقط فاز گاز) تدوین و به کمک نرمافزار تجاری فلوئنت حلشدهاند. نتایج مدلسازی عددی نشان میدهد که کانال مارپیچ متقارن (جدید) قادر است حتی در چگالیهای جریان بالا توزیع دما و غلظت مطلوبی را در سراسر ناحیه فعال ایجاد نماید.
