اثر مانع در کانال جریان گاز کاتد بر انتقال واکنش دهنده ها و عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری

در این مطالعه، با قرار دادن یک یا چند مانع در کانال کاتد پیل سوختی غشا پلیمری، تأثیرات دینامیک سیالات ناشی از وجود/عدم وجود مانع در کانال و همچنین اثر مانع بر عملکرد پیل سوختی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور با در نظر گرفتن یک مدل سه بعدی پیل سوختی که بخشی از کانال کاتد مسدود شده است، معادلات پیوستگی، مومنتوم، گونه های جرمی و بقای بار الکتریکی به صورت حالت پایا در سیستم مختصات کارتزین با استفاده از یک دامنه کلی و روش حجم محدود حل شده است. نتایج نشان می دهد که با قرار دادن یک مانع، در مقایسه با حالت بدون مانع، بیشترین افزایش سرعت در لایه پخش گاز (زیر مانع حدود 6 برابر سرعت) رخ داده است و گازهای واکنش دهنده بیشتری مجبور به ورود به لایه پخش گاز می شود که به واکنش های شیمیایی کمک می کند و عملکرد پیل سوختی را بهبود می بخشد. همچنین افزایش تعداد موانع بر انتقال گازهای واکنش دهنده و توزیع یکنواخت تر گازها در لایه پخش گاز و لایه کاتالیست، مخصوصاً در دانسیته جریان های بالا، کمک می کند؛ اما افت فشار در کانال کاتد را افزایش می دهد. پیش بینی ها نشان می دهد که انتقال موضعی واکنش دهنده، تولید چگالی جریان محلی و عملکرد پیل در حضور موانع بهبود می یابد.