شبیه سازی cfd به منظور تعیین عوامل موثر بر بهبود عملکرد پیل های سوختی pem

در این پروژه مدل سازی دینامیک سیالات محاسباتی یک کانال پیل سوختی غشای تبادل پروتونی و میزان تاثیر گذاری هندسه کانال (عمق و عرض کانال) و در شرایط تخلخل و نفوذ پذیری و سرعت های مختلف کانال ورودی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا معادلات پیوستگی و انتقال مومنتم، اجزاء و بار الکتریکی و هم چنین واکنش های الکتروشیمیایی برای هندسه مدل نوشته می شود و سپس با اعمال شرایط مرزی و اولیه به کمک نرم افزار کامسول به روش المان محدود حل می شود. سپس به اعتبار سنجی مدل شبیه سازی شده با داده های تجربی پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تاثیر تغییرات هندسه، با افزایش عرض کانال تا میزان 0.8 میزان چگالی جریان افزایش می یابد. سپس با افزایش عرض کانال از میزان 0.8 میلی متر میزان چگالی جریان کاهش یافته است. هم چنین با افزایش سرعت گازهای ورودی، عرض بهینه کانال از 0.8 به 0.6 میلی متر می رسد. از طرفی با افزایش عمق کانال میزان چگالی جریان به صورت ملایم افزایش یافته است و با افزایش سرعت گازهای واکنش دهنده سبب افزایش چگالی جریان پیل سوختی می شود. افت فشار در طول کانال پیل در سرعت m/s 0.1گازهای واکنش دهنده ورودی با افزایش عرض و عمق کانال کاهش می یابد و از طرفی با افزایش سرعت میزان افت فشار افزایش می یابد. با افزایش تخلخل لایه پخش گاز میزان چگالی جریان در سرعت های مختلف افزایش می یابد. و این افزایش چگالی جریان از تخلخل 0.2 تا 0.5 شیب تند تری دارد. با افزایش تخلخل لایه کاتالیستی میزان چگالی جریان در سرعت های مختلف به صورت ملایمی افزایش می یابد. در نهایت در بررسی تاثیر تخلخل می توان گفت که با افزایش تخلخل لایه پخش گاز، چگالی جریان به نسبت لایه کاتالیستی سریعتر افزایش پیدا می کند.