بررسی عملکرد یک مرطوب‌‌ساز غشایی آب-گاز قابل استفاده در سیستم پیل سوختی پلیمری

Abstract

گازهای واکنشگر در هنگام ورود به توده پیل سوختی غشاء پلیمری بایستی دارای رطوبت بهینه باشند. مرطوب‌سازی این گازها به کمک یک مرطوب‌ساز غشایی صورت می‌پذیرد. در مطالعه حاضر یک مدل تحلیلی جهت بررسی عملکرد یک مرطوب‌ساز غشایی آب-گاز مورد استفاده در پیل سوختی ارائه شده است. در ابتدا روابط بقای جرم و انرژی را برای سمت گاز مرطوب‌ساز اعمال نموده که در نتیجه آن یک دستگاه معادله غیرخطی بر حسب دما و نسبت رطوبت گاز خروجی از مرطوب ساز حاصل می‌شود. با حل دستگاه معادله حاصله، می‌توان به ارزیابی عملکرد مرطوب‌ساز از نقطه نظر دما و نقطه شبنم گاز خروجی از آن پرداخت. به کمک مدل توسعه داده شده، تأثیر عواملی نظیر دبی گاز، طول کانال، دما و فشار گاز ورودی به مرطوب‌ساز، عمق کانال گاز و... بر رطوبت نسبی و دمای خروجی و نیز نقطه شبنم گاز خروجی از مرطوبساز بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد که عمق کانال اثری بر دما و رطوبت گاز مرطوب خروجی ندارد. همچنین افزایش طول کانال سبب افزایش نقطه شبنم گاز خروجی از مرطوب‌ساز می‌شود اما رطوبت نسبی ورودی تأثیر چندانی بر روی نقطه شبنم گاز مرطوب خروجی ندارد. افزایش دمای هوای ورودی به مرطوب‌ساز نیز عملکرد مرطوب‌‌ساز را بهتر نمی‌کند. همچنین نتایج حاصل از مدل نشان می‌دهد که با افزایش فشار ورودی و استفاده از دبی هوای کمتر، عملکرد مرطوب‌ساز ارتقاء می‌یابد.