اثر تخلخل لایه پخش گاز و فشار بر عملکرد پیل سوختی غشاء پلیمری با میدان جریان لانه زنبوری

Abstract

در این مقاله، یک مدل عددی که درک کاملی از اصول اساسی پدیده های انتقال در پیل سوختی غشاء پلیمری با میدان جریان لانه‌زنبوری فراهم می کند، معرفی شده است. مساله به صورت مدل سه بعدی و حالت پایا در سیستم مختصات کارتزین با استفاده از روش های تک دامنه ای و حجم محدود حل شده است. مدل شامل معادلات دیفرانسیل پاره ای همبسته غیر خطی بقای جرم، بقای مومنتوم، بقای اجزا، بقای بار الکتریکی و بقای انرژی همراه با واکنشهای الکتروشیمیایی است که برای الکترودهای پخش گاز و لایه های کاتالیست در دو سمت آند و کاتد و همچنین ناحیه غشاء معتبر می باشند. در این مدلسازی، نتایجی هم چون توزیع کسر گونه های جرمی، پتانسیل در نواحی مختلف پیل، منحنی عملکرد پیل، توزیع سرعت، و خصوصیات گردابه تشکیل‌شده در پشت پین ها در مقطع طولی از کانال کاتد بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش فشار عملکرد، منجر به توزیع بیشتر اکسیژن در الکترود کاتد شده و افزایش نفوذپذیری لایه پخش گاز باعث افزایش یکنواختی توزیع اکسیژن و به تبع آن چگالی جریان می گردد.