بررسی آزمایشگاهی سیستم کنترل سطح آب جداساز مایع-گاز در پیل سوختی

Abstract

تعامل بین هیدروژن و اکسیژن در یک پیل سوختی سبب تولید آب می‌شود. حضور این محصول می‌تواند کارایی پیل سوختی را کاهش دهد. هدف از این مطالعه، معرفی نوعی سیستمِ کنترلِ سطحِ آب است که علاوه بر کنترل آب خروجی از جداساز، از اتلاف گازهای واکنش دهنده مانند هیدروژن و اکسیژن جلوگیری کند. بنابراین گازهای استفاده نشده به پیل سوختی باز گردانده می‌شوند و در نتیجه هزینه‌ی ناشی استفاده از گازهای واکنش دهنده برای تولید برق کاهش می‌یابد. در این مقاله با توجه به مشخصات پیل سوختی و محدودیت ساخت به کمی‌سازی عملکرد سیستم کنترلی پرداخته شده است. این سیستم شامل یک واحد مکانیکی (ونتوری) و یک واحد کنترل است و بر اساس گازهای مختلف واکنش‌دهنده مانند هوا و اکسیژن طراحی شده است. پارامترهای موثر در کنترل شیر تخلیه همچون طول مسیر اتصال، زاویه قرارگیری سنسور، وقفه های زمانی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. بررسی طول مسیر نشان داد اگر طول مسیر زیاد باشد، تغییرات فشار حالت نوسانی گرفته و برای مدت زمان شرط فشار را برقرار نمی‌کند و سیستم کارایی خود را از دست می‌دهد. زاویه سنسور نیز تنها در ماکزیمم زمان بحرانی تاثیرگذار است به نحوی که با قرارگیری سنسور در زاویه 90 درجه به ماکزیمم مقدار می‌رسد. بنابر تست‌های انجام شده زمان بین 3/0 تا 5/0 ثانیه برای زمان بحرانی کمینه پیشنهاد می‌شود. در نهایت به منظور کنترل اتوماتیک سیستم کنترل سطح آب جداساز، روابطی بر اساس فشار کاری پیل سوختی ارائه شده است. در مجموع الگوریتم کنترلی عملکرد صحیحی از خود نشان داد.