مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی انتقال اکسیژن و افت فشار در الکترود کاتد پیل سوختی غشا پلیمری با مسدود سازی کانال جریان

نویسندگان
1 استادیار/دانشگاه اصفهان
2 دانشجوی کارشناسی ارشد/ دانشگاه اصفهان
چکیده
در این مطالعه با قرار دادن یک یا چند مانع مسدود کننده در کانال کاتد پیل سوختی غشا پلیمری، تاثیر شکل صفحه مسدود کننده (مستطیلی، مثلثی، ذوزنقه ای و خمیده)، ضخامت و ارتفاع صفحه، تعداد صفحات و ضریب تخلخل لایه پخش گاز بر انتقال اکسیژن به داخل لایه پخش گاز و لایه کاتالیست و افت فشار سمت کاتد بررسی شده است. بدین منظور، معادلات پیوستگی، ممنتم و بقای اجزای شیمیایی در سمت کاتد پیل به صورت مدل تک ناحیه ای تدوین و به روش عددی حل شده اند. نتایج نشان می دهد که با قرار دادن یک مانع مستطیلی بزرگ، بیشترین افزایش سرعت در لایه پخش گاز و در نتیجه بیشترین غلظت اکسیژن در فصل مشترک لایه پخش گاز/لایه کاتالیست با وجود بیشترین افت فشار، اتفاق می افتد. با افزایش تخلخل لایه پخش گاز، افزایش تعداد صفحات تیغه ای و ضخامت صفحه و کاهش فاصله بین مانع و لایه پخش گاز، غلظت اکسیژن در این لایه افزایش می یابد؛ هر چند که حساسیت تغییرات غلظت به این پارامترها متفاوت است. بیشترین حساسیت به تخلخل لایه پخش گاز، تعداد صفحات و کاهش فاصله بین مانع و لایه پخش گاز است و کمترین حساسیت به افزایش ضخامت صفحه مسدود کننده می باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analysis of reactant transport and pressure drop in a PEM fuel cell cathode with partially blocked flow channel

نویسنده English

Nasser Baharloo Hooreh 2
چکیده English

In this study, the geometrical changes at cathode electrode in proton exchange membrane (PEM) fuel cell has been considered by inserting baffle plates across the channel. The effects of the blockage with various gap ratios, shape, thickness and numbers of the baffle plates, and the porosity of the diffusion layer on the oxygen transport and the pressure drop across the channel length are explored. It is revealed that partially blocked oxygen channel with rectangular baffle has the most velocity and oxygen concentration in the gas diffusion layer/catalyst layer interface than that of the other shape of plates; however results in a penalty of high pressure-loss. Increasing the porosity of gas diffusion layer (GDL), baffle plate thickness and baffle number and/or reducing the gap size in order to enhance the reactant gas transport result in pressure loss. Here, among the parameters considered, the porosity of GDL, gap ratio and plate number have the most remarkable impact on the oxygen transport to GDL and variation in pressure drop.

کلیدواژه‌ها English

PEM fuel cell
Blocked Channel
Oxygen transport
Pressure drop
CFD