مدل سازی دوبعدی میدان های مختلف پیل سوختی غشاء پلیمری

در این پژوهش عملکرد پیل های سوختی غشاء پلیمری (pemfc) ، با کانال های مختلف جریان بررسی شده است. میدان های درهم پیچیده با تبدیل مکانیزم انتقال اکسیژن از یک مکانیزم نفوذی به یک مکانیزم جابه جایی اجباری ، سبب افزایش چشمگیر عملکرد پیل سوختی هیدروژنی می شوند. در پیل های سوختی هیدروژنی ، تولید آب بر اثر واکنش شیمیایی و انتقال آب بر اثر درگ الکتروسموسی از غشاء ، سبب ایجاد جریان دوفازی در لایه نفوذ گازی پیل سوختی می گردد. آّب مایع می تواند با مسدود کردن خلل و فرج ماده متخلخل لایه نفوذ گازی ، مانع نفوذ موثر اکسیژن به لایه کاتالیستی و در نتیجه افت عملکردی و فلادینگ الکترود شود . برای مدل سازی جریان دوفازی در لایه نفوذ گازی کاتدی پیل سوختی هیدروژنی از روش مخلوط چند جزئی چند فازی استفاده شده است. این مدل با کاهش تعداد معادلات سبب کاهش مشکلات حل عددی می گردد. همچنین در شبیه سازی عددی ، بررسی پارامتری گسترده ای انجام شده است. اثر پارامترهای عملکردی مختلف از قبیل اختلاف فشار ، دمای کاری و... ، پارامترهای هندسی ، از قبیل ضخامت لایه نفوذ گازی و...، و پارامترهای مادی ، چون ضریب تخلخل ، خاصیت تر کنندگی مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه بین نتایج بدست آمده با نتایج کارهای موجود ، دقت مناسب مدل سازی انجام شده را نشان می دهد. نتایج بر اساس منحنی های پلاریزاسیون ، چگالی توان ، چگالی جریان محلی و مقدار آب مایع موجود در لایه کاتالیستی ارائه شده اند. همچنین جابه جایی فصل مشترک ناحیه تک فاز و دوفاز برای درک بهتر اثر پارامترهای مختلف ارائه شده است. نتایج نشان دهنده این است که مدیریت آب در پیل سوختی مهمترین نقش را در عملکرد پیل سوختی دارا می باشد.