شبیه سازی عددی تاثیر هندسه کانال گاز بر عملکرد پیل سوختی پروتونی وبررسی تغییر میزان گونه ها در لایه های مختلف

در این پایان نامه پیل سوختی با غشاء پلیمری با کانال های گاز به حالت مربعی به عنوان مدل حالت پایه بصورت عددی مدل سازی شده است.سپس،به بررسی پارامتر های حاکم بر پیل مذکور پرداخته شده و تاثیر هریک از پارامترها از قبیل،تغییر ولتاژ با افزایش ولتاژ شدت واکنش به تدریج کاهش یافته و بیشینه دمای پیل کاهش می یابد.در ولتاژهای بالا دمای پیل نسبتا" بالاست اما در انتهای پیل در این ولتاژها دما افت شدیدتری را از خود نشان می دهند.،فشار،توزیع دما وتاثیر ضریب انتقال آند نیزبررسی شده است.طوریکه ضرایب انتقال از پارامترهای مهم و تاثیر گذار بر تراکم جریان می باشند در این کار تاثیر کاهش ضرایب انتقال را از حالت پیش فرض که برابر 2 در نظر گرفته شده را بر عملکرد پیل بررسی می کنیم.با کاهش ضریب مذکور میزان تراکم جریان و تراکم توان پیل کاهش می یابد دلیل این امر با معادلات باتلر وولمر توضیح داده می شود در این مدل که برای حالت پایه مورد مطالعه قرار گرفته است فشار سمت آند و کاتد باهم برابر بوده و 3 atm در نظر گرفته شده است.در این کار فشار سمت آند و کاتد بطور همزمان به 4 atm و سپس 5 atm افزایش داده شده و عملکرد پیل در هر فشار بررسی شده و باهم مقایسه شده است. اگر گازهای ورودی کاملا" مرطوب باشند،با افزایش دما عملکرد پیل سوختی افزایش می یابد.اگر رطوبت گازها کمتر از میزان لازم باشد،خشک شدن غشاء باعث کاهش قابلیت هدایت پروتونی غشاء می شود و در نتیجه عملکرد پیل کاهش می یابد.لازم به ذکر است این شبیه سازی که بصورت غیر همدما می باشد با نرم افزار فلوئنت انجام شده است.شرایط عملکرد پیل کاملا" پایدار و به دلیل پایین بودن سرعت و در نتیجه عدد رینولدز رژیم جریان آرام می باشد.تمامی واکنش دهنده ها و محصولات بصورت گاز ایده آل فرض شده است.سپس در این پایان نامه به بررسی تاثیر تغییرات هندسی در ساختمان پیل پرداخته شده است.ابتدا تاثیر هندسه متوازی الاضلاع در کانال گاز بر عملکرد پیل بررسی شده است. برای بررسی تاثیر هندسه متوازی الاضلاع میزان تراکم جریان برای دو حالت در ولتاژ ثابت 0.4 ولت مقایسه شده است.همانطورکه مشاهده می شود در یک ولتاژ ثابت تراکم جریان در حالت پایه بطور قابل ملاحظه ای بیشتر از حالت متوازی الاضلاع می باشد.مشاهده می شود که با تغییر هندسه کانال عملکرد پیل کاهش می یابد.همچنین تاثیر صفحات نفوذ گاز برجسته در عملکرد پیل مطالعه شده است برای این کار صفحات مذکور در ابتدا و انتهای پیل بصورت برجسته قرار گرفته اند و مشاهده می شود که با این کار عملکرد و راندمان پیل افزایش می یابد.در انتها نیز تاثیر خنک کاری صفحات دو قطبی در عملکرد پیل بررسی شده است وبا خنک کاری این صفحات با آب با دمای کمتر از دمای حاکم بر پیل عملکرد پیل افزایش می یابد.