مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه پارامتری عملکرد مرطوب ساز غشایی برای پیل سوختی غشا پلیمری

نویسندگان
1 دانشجوی ارشد مکانیک
2 استادیار گروه مکانیک دانشگاه اصفهان
چکیده
مرطوب سازی بهینه گازهای واکنشگر پیل سوختی غشا پلیمری تاثیر بسزایی در عملکرد آن دارد. در این مطالعه، یک مدل تحلیلی از مرطوب ساز غشایی برای پیل سوختی غشا پلیمری ارائه و تاثیر دبی‌ها، فشارها و دماهای ورودی مرطوب ساز بر عملکرد آن بررسی شده است. بدین منظور، با نوشتن معادلات حاکم شامل: معادلات انتقال آب در غشا و قانون بقا انرژی در مرطوب ‌ساز، یک دستگاه معادلات غیر خطی تشکیل شده که به روش تکرار، با استفاده از برنامه نویسی فرترن حل گردیده است. در هر مرحله، دماهای خروجی، نرخ انتقال آب از غشا، رطوبت نسبی و نقطه شبنم خروجی گاز خشک محاسبه و تحلیل شده‌اند. هرچه اختلاف نقطه شبنم ورودی سمت مرطوب و خروجی سمت خشک کمتر باشد، عملکرد مرطوب ساز بهتر است. نتایج نشان می‌دهد افزایش دبی ورودی سمت خشک، سبب افت عملکرد اما افزایش دبی ورودی در سمت مرطوب سبب بهبود عملکرد مرطوب‌ساز می‌شود. با افزایش فشار ورودی کانال خشک، عملکرد مرطوب ساز بهتر می‌شود؛ در حالی که فشار ورودی سمت مرطوب اثر قابل توجهی بر عملکرد آن ندارد. بررسی تاثیر دما نشان می‌دهد پیش گرم کردن گاز خشک ورودی ضروری به نظر نمی‌رسد و استفاده از گاز مرطوب سردتر عملکرد مرطوب ساز را بهبود می‌بخشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A parametric study of the performance of a membrane humidifier for PEM fuel cell

نویسندگان English

Nasser Baharloo 1
Ebrahim Afshari 2
چکیده English

An optimum humidification of the reactant gases of proton exchange membrane (PEM) fuel cell extremely affects its performance. Here, an analytic model of a membrane humidifier for PEM fuel cell is proposed where the effect of mass flow rates, inlet temperatures and pressures are investigated. The governing equations: water transfer equation and the law of conservation of energy in whole humidifier are written, which form a Non-linear system of equations, solved through FORTRAN software. At each stage, the outlet temperatures, the water transfer rate, relative humidity and the dew point at dry side outlet are calculated and discussed. The closer the dry side outlet dew point to the wet side inlet dew point, leads to the better humidifier performance. The results show that an increase in mass flow rate at dry side inlet leads to the weaker humidifier performance; while, an increase in mass flow rate at wet side inlet leads to the better performance. An increase in the pressure at dry side inlet enhances humidifier performance; while, the pressure at wet side inlet does not affect significantly on humidifier performance. Here, preheating the dry gas is not essential and use the cooler wet gas is recommended

کلیدواژه‌ها English

membrane humidifier
PEM fuel cell
Analytic model
dew point