بررسی آزمایشگاهی تأثیر شرایط عملکردی مختلف پیل سوختی غشای پلیمری برتوان تولیدی و مدیریت آب

Abstract

در پژوهش حاضر تأثیر استوکیومتری آند،کاتد و دمای گازهای ورودی بر مدیریت آب و عملکرد پیل سوختی غشای پلیمری با استفاده از تکنیک طراحی آزمایش و عکس‌برداری مستقیم موردمطالعه قرارگرفته است. به‌منظور مشاهده انباشت آب در کانال‌های جریان سمت کاتد، پیل سوختی غشای پلیمری با صفحات انتهایی شفاف در آزمایشگاه تحقیقاتی پیل سوختی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر طراحی و ساخته‌شده است. طراحی کلیه آزمایش‌ها با استفاده از روش رویه پاسخ و طرح مرکب مرکزی انجام پذیرفته است. در هر شرایط کارکردی، نمودارهای عملکردی برحسب زمان برای پیل ثبت و هم‌زمان از کانال‌های جریان سمت کاتد فیلم‌برداری گردیده است. در ادامه با استفاده از تکنیک پردازش تصویر دیجیتال، مساحتی از کانال‌ها که توسط توده‌های آب اشغال‌شده، اندازه‌گیری و ثبت شده است. پارامتر ضریب آب پوشانی که از تقسیم مساحت توده‌های آب انباشته‌شده در کانال‌های جریان به مساحت کانال‌ها حاصل می‌گردد به‌عنوان معیار مطالعه پدیده طغیان مورداستفاده قرارگرفته است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد افزایش استوکیومتری آند، کاتد و دمای گازهای ورودی سبب کاهش ضریب آب پوشانی می‌گردد. همچنین در مقادیر توان بهینه میزان ضریب آب پوشانی در محدوده 1/8 تا 4/3 قرار می‌گیرد. بررسی تأثیر شرایط کارکردی مختلف نشان می‌دهد که در مقادیر استوکیومتری کاتد بالا بایستی دمای گازهای ورودی و نرخ استوکیومتری آند در مقادیر پایین قرار گیرند. از طرفی مطالعه نحوه اثرگذاری دمای گازهای ورودی نشان می‌دهد که به هنگام استفاده از گازهای گرم، مقادیر استوکیومتری کم آند و کاتد سبب دستیابی به حداکثر توان می‌گردد.