مدلسازی جریان دوفازی و غیر همدما در لایه نفوذ گاز کاتد پیل سوختی پلیمری

در این پایان نامه مدل سازی دوفازی و غیرهم دمای جریان در لایه نفوذگاز کاتد انجام شده است. برای این منظور معادلات پیوستگی، دارسی ، لورت ، تبادل جرم میان دوفاز، جریان آب در غشاء پلیمری، انتقال حرارت در لایه های نفوذ گاز و غشاء، تولید انتروپی در لایه کاتالیست و غیره مورد استفاده قرار گرفته است. برای مدل کردن واکنش الکتروشیمیایی نیز از رابطه باتلر-ولمر استفاده شده است. در تحقیقات مشابه با پایان نامه حاضر، عموما به شار گرما و شار آب وارد شده به لایه نفوذ گاز کاتد (از سمت لایه کاتالیست) مقادیری فرضی نسبت داده شده است. حال آنکه در این مدل سازی دو شرط مرزی مذکور به طور دقیق محاسبه شده است. برای رسیدن به این هدف علاوه بر جریان دوفازی در لایه نفوذ گاز کاتد، واکنش الکتروشیمیایی در لایه کاتالیست کاتد، جریان آب و شار حرارت در غشاء پلیمری و نهایتاً جریان تکفاز و غیر هم دمای لایه نفوذ گاز آند مدل شده است. مدل سازی این اجزا امکان محاسبه افت های سه گانه پیل سوختی را فراهم نموده است. علاوه بر محاسبه افت های سه گانه، تاثیر پارامتر هایی نظیر ضخامت و ضریب عملکرد لایه نفوذ گاز کاتد و رطوبت نسبی کانال کاتد بر ولتاژ خروجی بررسی و منحنی پلاریزاسیون ترسیم شده است. از دیگر مسائل مورد بررسی این تحقیق، میتوان به استخراج پارامترهای جریان دوفازی و غیر هم دما شامل رطوبت نسبی، فشار مویینگی، نرخ تبخیر، اشباع، شار مولی آب مایع و بخار، غلظت گونه های گازی، توزیع دما و غیره اشاره نمود. مضافاً به منظور نشان دادن میزان تاثیر تغییر دما بر عملکرد پیل سوختی، برخی نتایج بدست آمده از دو حالت هم دما و غیر هم دما با یکدیگر مقایسه شده است.