مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل مشخصه های الکتروشیمیایی یک پیل سوختی غشای تبادل پروتون در کاتالیست کاتد به روش بولتزمن شبکه ای

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس- دانشکده فنی-مهندسی- گروه مکانیک
2 دانشیار مهندسی مکانیک-دانشگاه تربیت مدرس
3 دانشیار مهندسی مکانیک / دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
مطالعه کمیت­های الکتروشیمیایی پیل سوختی ارتباط تنگاتنگی با تغییرات دما و غلظت مواد اولیه در ناحیه کاتالیست دارد. این کمیت­ها خود وابسته به پدیده­های انتقال جرم و انتقال حرارت در ناحیه­های دیگر پیل است. در این مقاله از روش بولتزمن شبکه­ای به عنوان مدلی میکرو-مقیاس که در مسائلی همچون پیل سوختی از قابلیت­های محاسباتی مطلوبی برخوردار می­باشد، استفاده شده است تا جریان سیالات و انتقال حرارت در مقطعی دو بعدی از کانال، صفحه دو قطبی، لایه انتشار گاز و کاتالیست سمت کاتد یک پیل سوختی از نوع غشای تبادل پروتون شبیه سازی شده و مشخصه­های الکتروشیمیایی در کاتالیست کاتد تجزیه و تحلیل گردد. با ارائه روشی برای تخمین تغییرات غلظت­ها در طول کانال، آرایش کانال از نوع مارشکل در نظر گرفته شده است. نتایج نشان­دهنده نقش اساسی صفحه دوقطبی در توزیع کمیت­ها در ناحیه کاتالیست است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analysis of Electrochemical Characteristics of a Proton Exchange Membrane Fuel Cell at the Cathode Catalyst by Lattice-Boltzmann Method

نویسندگان English

Mehdi Seddiq 1
Mehdi Maerefat 2
Masoud Mirzaei 3
Masoud Mirzaei 3
2 Associate Prof. of Mech. Eng./ Tarbiat Modares Univ
3 Associate Prof. of Mech. Eng./ K.N. Toosi Univ. of Tech.
چکیده English

There is a full connection between the electrochemical quantities of a fuel cell and the curves of the temperature and primary materials at the catalyst region. These quantities are strongly linked to the mass and heat transfer phenomena in the other regions. In the present paper, the lattice-Bolzmann method, as a microscale model with good computational capabilities in the problems such as the fuel cell, has been utilized to simulate the fluids flow and heat transfer in a two-dimensional cross section of a proton exchange membrane fuel cell including the channel, bipolar plate, gas diffusion layer and catalyst of the cathode and the electrochemical characteristics in the catalyst layer have been analyzed. By representing a method for estimation of the changes in the concentration along the channel, the serpentine arrangement has been modeled. The results reveal the essential role of the bipolar plate on the quantities at the catalyst layer.

کلیدواژه‌ها English

Proton Exchange Membrane Fuel Cell
Fluids Flow
Heat Transfer
Electrochemical Characteristics
Lattice-Boltzmann Method