مطالعه عددی و آزمایشگاهی رفتار خمشی صفحات دوقطبی کامپوزیتی پیل سوختی پلیمری

Abstract

پیل‌های سوختی پلیمری به‌عنوان مولد انرژی، انرژی شیمیایی سوخت را به صورت مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید. از اجزای مهم پیل‌های سوختی پلیمری، صفحات دوقطبی هستند که نقش توزیع سوخت و اکسیدان و تسهیل مدیریت آب در داخل سلول و انتقال جریان الکتریکی را بر عهده دارند. در این پژوهش، نحوه‌ی شکست صفحات دو‌قطبی کامپوزیتی پایه گرافیت پیل‌های سوختی پلیمری تحت اثر بار‌های خمشی به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفت. صفحات دوقطبی‌ کامپوزیتی ساده و دارای سوراخ با رویکرد تعیین پایداری خمشی تحت بار استاتیکی آزمایش و شبیه-سازی شد. در تحلیل عددی، شبیه‌سازی مکانیکی به کمک روش اجزای محدود و با استفاده از نرم‌افزار آباکوس بکار گرفته شد. در ادامه، پس از ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی، آزمون تجربی خمش سه‌نقطه‌ای بر روی آن‌ها با هدف صحه‌گذاری نتایج شبیه‌سازی انجام شد. در پایان، نتایج تحلیل‌های عددی و تجربی رفتار خمشی صفحات دو‌قطبی کامپوزیتی با یکدیگر مقایسه شد. مقایسه نتایج تحلیل‌های عددی و تجربی نشان داد که نتایج این دو روش انطباق قابل قبولی با یکدیگر داشته‌اند. علاوه بر این، وجود درصد گرافیت بالا و همچنین شکنندگی بالا موجب تضعیف جسم شده و تیرهایی از این جنس افزایش خیز نمونه را در پی داشته که این مسئله تنها به علت پیوند مولکولی گرافیت رخ می‌‌دهد که باعث سُر خوردن گرافیت می‌شود.