مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثر رطوبت زنی گازهای ورودی بر پاسخ دینامیکی یک توده پیل سوختی پلیمری

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، دفتر مهندسی و نظارت ناوگان، راه آهن جمهوری اسلامی ایران
2 عضو هیات علمی دانشگاه بیرجند
چکیده
برای بدست آوردن پاسخ واقعی یک سیستم پیل سوختی پلیمری به تغییرات بار، مدلسازی دینامیکی لازم است چرا که مدلسازی استاتیکی مستقل از زمان بوده و عملکرد سیستم را فقط در یک یا چند نقطه نشان می‌دهد. در تحقیق حاضر عملکرد دینامیکی توده یک سیستم پیل سوختی پلیمری در محیط سیمولینک متلب مدلسازی و توسط داده‌های موجود در مقالات اعتبار سنجی شده است. مدلسازی در دو بخش انجام شده است؛ در بخش اول گازهای ورودی به توده پیل سوختی بصورت خشک و در بخش دوم گازهای ورودی به توده پیل سوختی رطوبت زنی می‌شوند. به منظور بررسی پاسخ دینامیکی توده پیل سوختی به تغییرات سریع جریان، جریان الکتریکی متغیری بصورت پله به سیستم وارد شده و اثر این تغییر بار بر ولتاژ خروجی، میزان مصرف واکنشگرها، دما و فشار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بخش اول نشان می‌دهد که پاسخ سیستم به تغییرات جریان الکتریکی با تأخیر زمانی همراه است و هرچقدر مقدار جریان الکتریکی بیشتر شود تغییرات دمای بدنه پیل سوختی، میزان مصرف واکنشگرها و میزان گازهای ورودی به کانال‌های آند و کاتد بیشتر می‌شوند. دمای کانال‌های آند، کاتد و بدنه پیل سوختی(سطح خارجی) با یکدیگر متفاوتند و با افزایش توان توده تفاوت آن‌ها بیشتر می‌شوند. نتایج قسمت دوم نشان می‌دهد که با افزایش رطوبت نسبی گازهای ورودی، افت ولتاژ اهمی در غشا کاهش و به تبع آن تلفات حرارتی توده و در نتیجه دمای بدنه پیل سوختی کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation the effect of humidification inlet gases on the dynamic response of a PEM fuel cell stack

نویسندگان English

Sharif Gharib 1
Hassan Hassanzadeh 2
1 Railway of Iran
2 Member of univesity of Birjand
چکیده English

To get the real answer a PEM fuel cell system to load changing, dynamic modeling is necessary because static modeling independent of time and it shows the system performance in just one or a few points. In this study, the dynamic performance of a PEM fuel cell stack is modeled in the Matlab Simulink and is validated by the data available in the literature. Modeling is done in two parts; in the first part, the input gases to the fuel cell stack are dray and the second part, the gases entering to the stack are humidification. In order to investigate dynamic response of system to rapid changes in electrical current, the variable electrical current is entered into the system step by step then the effect of this change on output voltage, consumption of reactants, temperature and pressure are obtained. Analyzing results of first part indicates that the time delay of system response to electrical current changes. With increasing the electrical current, the temperature of cell body, consumption of reactants and amount of input gases into the anode and the cathode channels are increased. The temperature of anode and cathode channels and fuel cell body are different and with increasing the stack power are more differences. Analyzing the results of second part indicates that with increasing the relative humidity of input gases the ohmic loss and so on the body temperature of fuel cell is decreased.

کلیدواژه‌ها English

Dynamic modeling
stack
PEM fuel cell
Humidification