Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1398
4
1
gregorian
2019
7
1
19
7
online
1
fulltext
fa
مدلسازی یکبعدی- یکبعدی الکترولایزرهای غشای تبادل پروتونی فشار بالا برای تولید هیدروژن
1D- 1D Modeling of High Pressure PEM Electrolyzers for Hydrogen Production
<div style="text-align: justify;"><span style="font-size:12px;"><span style="font-family:iransharp;">یکی از مهمترین عوامل در کاهش طول عمر و عمکرد نامناسب الکترولایزرهای پلیمری، پخش غیریکنواخت جریان در سطح غشا است. از آنجایی که هموارترین پخش گونهها و آب منجر به رسیدن به پخش بهینه جریان میشود بنابراین در پژوهش حاضر مدل یکبعدی- یکبعدی توسعه داده شده است که پخش گونهها و آب و در نهایت توزیع جریان در لایهها را بررسی کرده و شرایط عملکرد بهینه الکترولایزر غشای تبادل پروتونی فشار بالا را تعیین میکند. در این مدل فشار در طول کانال ثابت، دمای سلول ثابت و غشا کاملاً هیدراته فرض شده است. طول کانالهای آند و کاتد به 20 قسمت مساوی تقسیم شده و با حل همزمان معادلات در راستای کانال و در راستای عمود بر آن در هر قسمت، پخش گونهها و جریان به دست میآید. نتایج نشان دادند که با افزایش چگالی جریان متوسط توزیع جریان در راستای کانال هموارتر و با افزایش دبی آب ورودی پخش جریان هموارتر شده، ولی تاثیر چندانی بر منحنی قطبش ندارد. اثر فیک در پخش گونهها در سطح مشترک غشا و لایه نفوذ گاز بررسی و در نهایت با بررسی تاثیر ضخامت بر منحنی قطبش معین شده است. با افزایش ضخامت غشا و الکترودها عملکرد سیستم کاهش مییابد.</span></span></div>
<div style="text-align: justify;">One of the most important factors in decreasing the lifetime and inappropriate performance of PEM electrolyzers is the non-uniform current distribution on membrane surface. Since the smoothest distribution of species and water leads to optimal current distribution, in this research, a 1D- 1D model has been developed that explores the distribution of species and water, and finally the current distribution in layers and determines the optimal performance conditions of the high PEM membrane electrolyzers. In this model, the pressure is assumed constant throughout the channel, the cell temperature is constant, and the membrane is fully hydrated. The length of the anode and cathode channels is divided into 20 equal parts. By simultaneously solving the equations along the channel and perpendicular to it in each section, the distribution of species and current are obtained. The result showed that by increasing the average flow density, the flow distribution is smoother along the channel and, with increasing water flow, the current distribution is smoothed, but it has little effect on the polarization curve. Fick's effect on the distribution of species at the interface between the membrane and the gas diffusion layer has been investigated. Finally, the effect of thickness on the polarization curve is determined. By increasing the thickness of the membrane and the electrodes, the function of the system decreases.</div>
الکترولایزر پلیمری, مدلسازی یکبعدی- یکبعدی, تولید هیدروژن, توزیع جریان
PEM electrolyzer, 1D- 1D modeling, Hydrogen production, Current distribution
1663
1674
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-10144-3&slc_lang=fa&sid=15
L.
Hendooie
لیلا
هندویی
1003194753284600120972
1003194753284600120972
No
Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
R.
Shafaghat
روزبه
شفقت
rshafaghat @nit.ac.ir
1003194753284600120973
1003194753284600120973
Yes
Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
A.
Ramiar
عباس
رامیار
1003194753284600120974
1003194753284600120974
No
Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
M.
Dardel
مرتضی
دردل
1003194753284600120975
1003194753284600120975
No
Mechanical Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
Q.
Esmaili
قدیر
اسماعیلی
1003194753284600120976
1003194753284600120976
No
Management & Technology Applications School, Amol University of Special Modern Technologies, Amol, Iran
دانشکده مهندسی فناوری های نوین، دانشگاه تخصصی فناوریهای نوین آمل، آمل، ایران