شبیه‌سازی همزمان لایه انتشار گاز و کانال هوا در پیل سوختی مبادله پروتون: بررسی در مقیاس حفره فلودینگ آب

Abstract

در این مطالعه، از روش شبکه بولتزمن برای بررسی انتقال آب مایع در لایه انتشار گاز(GDL) و کانال گاز(GC) قسمت کاتد پیل سوختی غشای مبادله پروتون استفاد شده است. لایه انتشار گاز از جنس کربن کاغذ بوده و به روش تصادفی ساخته شده است. این بررسی به صورت میکروسکوپی انجام شده و رفتار خوشه‌های آب مایع از مرز مشترک کانالیزور-لایه انتشار گاز تا کانال گاز به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه رفتار دینامیکی آب مایع در مدت زمان حذف از لایه انتشار گاز الکترود کاتد شبیه‌سازی شده و اثرات قابلیت خیسی لایه انتشار گاز بر روی پروسه حذف و توزیع آب مایع مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این به مطالعه رفتار دینامیکی و اشباع آب مایع در لایه انتشار گاز در دو حالت پایا و غیر پایا پرداخته شده است. همچنین تعداد خوشه‌های موثر، عمل اتصال بین خوشه‌ها و زمان رسیدن به حالت پایا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که هر چه زاویه تماس سطوح لایه انتشار گاز بیشتر شود، زمان رسیدن آب به کانال گاز و زمان رسیدن به توزیع اشباع آب در حالت پایا کاهش خواهد یافت، به همین دلیل سطوح جامد آبگریزتر باعث بهبود مدیریت آب مایع در لایه انتشار گاز پیل سوختی غشای مبادله پروتون خواهد بود.