طراحی جداساز آب داخلی مورد استفاده در پیل سوختی غشاء پلیمری

تولید آب به عنوان یکی از محصولات واکنش هیدروژن و اکسیژن در پیل سوختی و ایجاد مشکلاتی از قبیل کاهش راندمان عملکرد، نیاز به استفاده از جداساز آب را در این منبع تولید انرژی الزامی می کند. هدف این پایان نامه طراحی و شبیه سازی جداساز آب داخلی برای یک نمونه پیل سوختی غشاء پلیمری است. این جداساز با قرارگرفتن در بلوک پیل سوختی به عنوان یکی از سلول های آن، علاوه بر کاهش حجم کلی بلوک، مشکلات مربوط به جداساز آب خارجی را نیز مرتفع می نماید. طراحی جداساز از نظر اندازه با توجه به ابعاد سلول های یک پیل سوختی خاص انجام گرفته که دما و فشار عملکردی آن به ترتیب 80 درجه سانتی گراد و 101 کیلوپاسکال بوده و جریان دوفازی ورودی به جداساز حاوی 21/1 گرم بر ثانیه (55 slpm) گاز اکسیژن و 23/6 گرم بر ثانیه آب مایع است. شبیه سازی با استفاده از یک نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی و به کارگیری مدل حجم سیال صورت گرفته است. با توجه به بالا بودن هزینه زمانی و سخت افزاری حل مسأله درابعاد واقعی، از آنالیز ابعادی برای کوچک کردن مدل با مقیاس 1:5 استفاده شده است و داده ها طبق این مقیاس تغییر داده شده اند. ارتفاع و عرض جداساز مطابق با ابعاد بلوک پیل سوختی به صورت مقید برابر 200 میلی متر در 200 میلی متر است. سه ضخامت 3، 6 و 10 میلی متر مورد شبیه سازی قرار گرفت و نتایج نشان داد ضخامت های 6 و 10 میلی متر شرایط طراحی جداساز را ارضا می کند. بررسی اثر دبی گاز برای این ضخامت در مقادیر 35، 45 و 55 slpm صورت گرفت و نشان داده شد می توان با افزودن مانع در ضخامت 3 میلی متر نیز به جواب مطلوب دست یافت. نتایج شبیه سازی این پایان نامه به دو نمونه نتایج آزمایشگاهی صحه گذاری شده است.