استفاده از فوم فلزی در پیل سوختی غشا پلیمری

در این مقاله، استفاده از فوم فلزی به عنوان توزیع کننده گازهای واکنشگر و سیال خنک کننده، به منظور توزیع یکنواخت گازهای واکنشگر و دما، کاهش وزن، صرفه جویی در هزینه ماشین کاری کانال های جریان و عملکرد بهتر پیل سوختی غشا پلیمری مطرح و بررسی شده است. معادلات حاکم بر جریان گازهای واکنشگر در نواحی گوناگون پیل (اعم از معادلات پیوستگی، بقای مومنتوم، اجزاء، شارژ و انرژی به همراه روابط الکتروشیمیایی)، همچنین معادلات حاکم بر جریان سیال خنک کاری (اعم از معادلات پیوستگی، بقای مومنتوم و انرژی) به کمک نرم افزار فلوئنت حل شده اند و عملکرد کلی و گرمایی پیل با فوم فلزی بررسی شده است. نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد که در پیل با فوم فلزی نسبت به پیل با کانال های متداول، انتقال گازهای واکنشگر به لایه های کاتالیست بیشتر و توزیع گازها یکنواخت تر است. توزیع یکنواخت گازهای واکنشگر به توزیع یکنواخت چگالی جریان منجر و سبب می شود انتقال آب در سراسر سطح غشا بهتر انجام شود. در مورد خنک کاری پیل سوختی نیز میدان جریان با ساختار فوم فلزی مطلوب ترین میدان جریان خنک کاری به منظور کاهش اختلاف دمای سطح، کاهش دمای ماکزیمم و دمای میانگین سطح می باشد. از طرفی، افت فشار سیال خنک کننده نیز در پیل با فوم فلزی نسبتاً کم است. بنابراین میدان جریان متخلخل با ساختار فوم فلزی این پتانسیل را دارد که به عنوان میدان جریان گازها و میدان خنک کننده برای بهبود عملکرد توده پیل سوختی غشا پلیمری انتخاب شود.