استفاده از فوم فلزی در پیل سوختی غشا پلیمری

در این مقاله، استفاده از فوم فلزی به‌عنوان توزیع‌کنندة گازهای واکنشگر و سیال خنک‌کننده، به‌منظور توزیع یکنواخت گازهای واکنشگر و دما، کاهش وزن، صرفه‌جویی در هزینة ماشین‌کاری کانال‌های 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 به‌همراه روابط الکتروشیمیایی)، همچنین معادلات حاکم بر جریان سیال خنک‌کاری (اعم از معادلات پیوستگی، بقای مومنتوم و انرژی) به‌کمک نرم‌افزار فلوئنت حل شده‌اند و عملکرد کلی و گرمایی پیل با فوم فلزی بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که در پیل با فوم فلزی نسبت به پیل با کانال‌های متداول، انتقال گازهای واکنشگر به لایه‌های کاتالیست بیشتر و توزیع گازها یکنواخت‌تر است. توزیع یکنواخت گازهای واکنشگر به توزیع یکنواخت چگالی جریان منجر و سبب می‌شود انتقال آب در سراسر سطح غشا بهتر انجام شود. در مورد خنک‌کاری پیل سوختی نیز میدان جریان با ساختار فوم فلزی مطلوب‌ترین میدان جریان خنک‌کاری به‌منظور کاهش اختلاف دمای سطح، کاهش دمای ماکزیمم و دمای میانگین سطح می‌باشد. از طرفی، افت فشار سیال خنک‌کننده نیز در پیل با فوم فلزی نسبتاً کم است. بنابراین میدان جریان متخلخل با ساختار فوم فلزی این پتانسیل را دارد که به‌عنوان میدان جریان گازها و میدان خنک‌کننده برای بهبود عملکرد تودة پیل سوختی غشا پلیمری انتخاب شود.