بررسی عددی تأثیر ضخامت لایه پخش گاز بر چگالی جریان در پیل سوختی الکترولیت جامد با درنظرگرفتن جریان دوفازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک،

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

مدیریت بهینه آب و واکنش‌دهنده‌ها در پیل‌های سوختی الکترولیت جامد نقش مهمی در بهبود بازدهی و افزایش طول عمر آن‌ها دارد. با وجود تحقیقات گسترده، درک جامعی از رفتار دینامیکی و ناپایای جریان دوفازی تحت تأثیر تغییرات میکرومتری ضخامت لایه پخش گاز همچنان به‌عنوان یک خلأ پژوهشی مطرح است. هدف این مطالعه، رفع این خلأ از طریق شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی و ناپایا با در نظر گرفتن جریان دوفازی در ساختاری نوین شامل کانال‌های تغذیه جفت در آند و کاتد است. در این تحقیق، چگالی جریان در بازه 0.4 تا 1 آمپر بر سانتی‌متر مربع در نظر گرفته شده و اثر سه ضخامت 130، 150 و 170 میکرومتر برای لایه پخش گاز بر انتقال جرم و عملکرد پیل بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد کاهش ضخامت این لایه موجب کاهش مقاومت نفوذی و بهبود عملکرد پیل می‌شود. به‌گونه‌ای که افزایش متوسط 13.5 درصدی ضخامت، باعث کاهش 1 درصدی ولتاژ خروجی می‌گردد که در مقیاس استک اهمیت زیادی دارد. همچنین، افزایش کسر جرمی آب در کاتد برای ضخامت کمتر نشان‌دهنده تولید بیشتر آب، تسهیل خروج رطوبت و افزایش اختلاف پتانسیل است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات