خنک کاری پیل سوختی غشا پلیمری با روش تغییر فاز سیال خنک کننده

از یک طرف با محدودیت روز افزون منابع فسیلی و همچنین تاثیرات مخربی که استفاده از این نوع منابع انرژی بر محیط زیست و بر سلامتی افراد می گذارد، محققان انرژی و محیط زیست را مجبور به استفاده از سیستم های انرژی نو کرده است. توسعه فناوری پیل سوختی پلیمری به عنوان یک فناوری مطلوب جهت تولید انرژی یکی از راهکارهای مناسب به منظور برون رفت از مشکلات به وجود آمده می باشد. چرا که علاوه بر تجدیدپذیری هیدروژن (به عنوان سوخت) باعث آلودگی محیط زیست نیز نمی شود. مدیریت حرارت در داخل پیل سوختی غشا پلیمری بسیار حائز اهمیت است. یکی از عوامل موثر بر عملکرد پیل سوختی پلیمری یکنواختی دمایی می باشد. از یک طرف باید دمای مناسب برای واکنش الکتروشیمیایی فراهم شود و از طرف دیگر دما نباید به اندازه ای بالا رود که منجر به آسیب رساندن به قسمت های مختلف پیل سوختی شود بنابراین نیاز به سیستم های دفع حرارت در این پیل ها همواره توجه محققین را به خود جلب نموده است. انتخاب یک روش از مجموعه مختلف روش های خنک کاری یک سیستم پیل سوختی به عواملی نظیر توان پیل، سادگی یا پیچیدگی سیستم، استفاده از گرمای تولیدی، قیمت تمام شده سیستم و ... بستگی دارد. اگر چه روش خنک کاری از طریق تغییر فاز سیال خنک کننده تاکنون مورد استفاده تجاری قرار نگرفته است؛ ولی در صورت عملی شدن این تحقیقات می توان شاهد مزایای این روش خنک کاری نسبت به سایر روش های خنک کاری متداول بود. از آنجا که گرمای نهان ویژه تبخیر مایعات به مراتب بیشتر از گرمای ویژه آنها می باشد یا به عبارتی دیگر ظرفیت گرمایی که سیال برای تغییر فاز نیاز دارد خیلی زیاد می باشد از این روش برای خنک کاری سیستم هایی که نیاز به دفع گرمای بیشتری دارند استفاده می شود. در این پایان نامه از روش تغییر فاز برای خنک کاری پیل سوختی غشاء پلیمری استفاده شده است، معادلات حاکم شامل پیوستگی، مومنتوم و انرژی که شامل ترم های دوفازی و تغییر فاز هستند، که ابتدا در پیل سوختی 5 کیلو وات و سپس در پیل سوختی 90 کیلو وات به روش عددی حل شده است و توزیع دما و تغییرات سایر خواص آن به دست آمده است.