مدل سازی انتقال جرم در پیل های سوختی پلیمری

پایان نامه
چکیده

پیل سوختی پلیمری (pemfc) با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت، یکی از بهترین روش ها برای کاربرد های مختلف به عنوان یک منبع انرژی پاک و کارآمد می باشد. یک از نیازهای اساسی برای پیشرفت پیل های سوختی پلیمری، پیش بینی رفتار و عملکرد پیل سوختی است. مدلسازی عددی روشی کارآمد برای فهم پدیده های انتقال با جزئیات و همچنین به عنوان ابزاری برای طراحی پیل سوختی می باشد. در این مطالعه یک مدل هم دما، هم فشار و پایا بر اساس منحنی قطبش یک پیل منفرد، برای پیش بینی عملکرد پیل سوختی پلیمری ارائه شده است. معادلات انتقال جرم و انتقال بار الکتریکی حاکم در پیل در حالت تک بعدی استخراج شده است. معادلات توسط روش تفاضل محدود صریح به کمک matlab حل شده اند. الکترود در شرایط عملیاتی کاملا خشک، مقدار آب موجود در غشا ثابت و مقاومت واکنش آند ناچیز در نظر گرفته شده است. در این مطالعه، مقدار m وn معادله افت پتانسیل غلظت، با استفاده از یک مدل نیمه تجربی در دماهای مختلف محاسبه شد و میانگین مقادیر بدست آمده به عنوان ضرایب تجربی معادله افت پتانسیل غلظت در مدل درنظر گرفته شده، استفاده گردید. مدلسازی بر روی یک پیل سوختی با دو غشای متفاوت انجام شد. نتایج بدست آمده در این مدل تطابق مناسبی با نتایج بدست آمده در کارهای آزمایشگاهی قبلی دارد. براساس نتایج حاصل از مدل سازی عملکرد پیل سوختی پلیمری، افت فعال سازی کاتد و مقاومت اهمی دارای بیشترین تاثیر در کاهش پتانسیل حاصل از پیل سوختی هستند؛ اما در چگالی جریانهای بالا افت پتانسیل غلظتی افزایش چشم گیری می یابد. افت پتانسیل ناحیه فعال برای تمام چگالی های جریان بیشترین مقدار را دارد و با افزایش دما مقدار آن نیز کاهش می یابد.

منابع مشابه

بررسی رفتار انتقال آب در پیل سوختی غشا پلیمری

در این مطالعه، یک مدل دو بعدی و دو فازی پیل سوختی غشا پلیمری به منظور بررسی رفتار انتقال و تغییر فاز آب توسعه داده شده و روش­های مختلف انتقال آب شامل پخش، جابجایی و درگ الکترو - اسمزیک در داخل غشا و تغییر فاز آب در لایه پخش گاز کاتد ارزیابی و تحلیل شده است. بدین منظور، معادلات پیوستگی، ممنتم، بقا اجزا و شارژ به همراه روابط سینتیک الکتروشیمیایی در نواحی مختلف پیل سوختی به صورت کوپل، با یک مد...

متن کامل

مدل سازی یک بعدی عملکرد یک پیل سوختی با غشا پلیمری

در این مقاله یک پیل سوختی غشاء پلیمری با استفاده از مدل یک بعدی، پایا و همگن مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا معادلات حاکم بر صفحه توزیع گاز و لایه نفوذ گاز استخراج و افت‌های اهمی و میزان انتقال اکسیژن در آن مدل‌سازی شده و در ادامه میزان انتقال اکسیژن در لایه کاتالیست کاتد که کلیدی‌ترین بخش پیل سوختی است با استفاده از روش همگن مدل‌سازی می‌شود و معادلات دیفرانسیل حاکم بر لایه کاتالیست کاتد ا...

متن کامل

مدل سازی سه بعدی نیم پیل کاتدی پیل سوختی غشای الکترولیتی پلیمری

در این مقاله، مدل سه بعدی پیل سوختی غشای تبادل یونی بررسی شده است. این مدل برای نیم پیل کاتدی صورت گرفته که شامل کانال گازی کاتدی از نوع موازی، لایه نفوذ گازی کاتدی و غشای پلیمری می باشد. پدیده های مورد بررسی در این مقاله، انتقال جرم در لایه های نفوذ گازی، واکنش الکتروشیمیایی در لایه های کاتالیستی و انتقال بار در پیل سوختی می باشد. ضمناً در هندسه این مدل، شانه نیز لحاظ گردیده که سبب می شود پروفا...

متن کامل

مدل سازی و بهینه سازی عملکرد پیل سوختی متانولی

مدل‌سازی و شبیه سازی پیل سوختی متانولی با استفاده از نرم افزارهای متلب و کامسول در این پژوهش انجام شده است. در ابتدا مدلسازی انجام شده با نرم افزار متلب با داده­های آزمایشگاهی راستی آزمایی شده و سپس از این مدل برای بررسی پارامترهای مورد مطالعه بر کارکرد پیل استفاده شده است. تاثیر غلظت روی نمودار پولاریزاسیون، تاثیر چگالی جریان تبادل و ضریب انتقال روی اتلاف ولتاژ، تاثیر استفاده از کاتالیست­های ک...

متن کامل

مدل سازی جریان دوفازی و غیر هم دما در پیل سوختی پلیمری

در مقاله حاضر، جریان دوفازی و غیر هم دما در لایه نفوذی گاز کاتد پیل سوختی پلیمری مدل سازی شده است. جهت استفاده از شرایط مرزی دقیق ، علاوه بر مدل سازی لایه نفوذی گاز کاتد، دیگر اجزای پیل سوختی (غشاء و لایه نفوذی گاز آند) نیز مدل سازی شده اند. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، بقای مومنتم و بقای انرژی و دیگر معادلات کمکی است که توسط روش های عددی حل شده است. همچنین اثر فشار و رطوبت نسبی، اثر تما...

متن کامل

استفاده از فوم فلزی در پیل سوختی غشا پلیمری

در این مقاله، استفاده از فوم فلزی به‌عنوان توزیع‌کنندة گازهای واکنشگر و سیال خنک‌کننده، به‌منظور توزیع یکنواخت گازهای واکنشگر و دما، کاهش وزن، صرفه‌جویی در هزینة ماشین‌کاری کانال‌های جریان و عملکرد بهتر پیل سوختی غشا پلیمری مطرح و بررسی شده است. معادلات حاکم بر جریان گازهای واکنشگر در نواحی گوناگون پیل (اعم از معادلات پیوستگی، بقای مومنتوم، اجزاء، شارژ و انرژی به‌همراه روابط الکتروشیمیایی)، همچ...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی

کلمات کلیدی

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023