بررسی تجربی عملکرد یک سیستم توان یکپارچه استک پیل سوختی پلیمری انتها بسته هیدروژن-اکسیژن با سطح فعال بزرگ و سیستم رطوبت‌زن داخلی

Abstract

پیل‌های سوختی پلیمری با آند و کاتد انتها بسته می‌توانند با سیستمی نسبتاً ساده درصد مصرف سوخت‌های اکسیژن و هیدروژن را افزایش دهند. با این وجود تجمع آب در بخش انتهایی کانال‌های آند و کاتد موجب قحطی سوخت موضعی و در نتیجه کاهش عملکرد پیل سوختی می‌شود. در این مقاله برای اولین بار یک طرح جدید برای سری پیل سوختی ارائه شده است که بدون استفاده از دستگاه‌های گردش مجدد هیدروژن و اکسیژن مانند پمپ هیدروژن و اجکتور که نیازمند صرف توان اضافی هستند، می‌تواند درصد مصرف سوخت گازهای واکنشگر افزایش دهد. ایده اصلی طرح ارائه‌شده تقسیم سری به دو مرحله مجزا است؛ به این ترتیب که گاز خروجی از مرحله اول بعد از ورود به جداساز به مرحله بعدی وارد می‌شود. گازهای واکنشگر قبل از ورود به سلول‌ها از یک رطوبت‌زن که به صورت یکپارچه با سری می‌باشد، عبور کرده و رطوبت مورد نیاز برای عملکرد مناسب را کسب می‌کنند. در طرح ارائه‌شده اگرچه پیل سوختی در حالت انتها بسته کار می‌کند اما با توجه به مرحله‌ای بودن سری، بیشتر سلول‌ها در حالت استوکیومتری بزرگتر از 1 کار می‌کنند و با این طراحی نیاز به تخلیه کمتری برای دفع آب تجمع‌یافته است. به عبارتی دیگر با این طراحی، کارایی طرح انتها بسته معادل طرح انتها باز خواهد شد. تمامی آزمون‌های عملکردی در یک سیستم قدرت یکپارچه با سری پیل سوختی انجام شده است.