مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی تأثیر پارامترهای جریان ورودی بر عملکرد پیل‌سوختی غشاپلیمری

نویسندگان
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
وجود آب در پیل‌سوختی غشا پلیمری به دلیل تأمین رطوبت مورد نیاز غشا جهت تأمین رسانایی یونی ضروری می باشد؛ ولی انباشت بیش از اندازه آب مایع در پیل که به عنوان پدیده طغیان شناخته می شود، به دلیل کاهش تعداد مسیرهای گازهای واکنش دهنده در لایه نفوذ گاز و مکان های واکنش لایه کاتالیست و افزایش افت انتقال جرم، باعث افت عملکرد پیل می گردد. در این پژوهش با استفاده از تصویربرداری اپتیکال، جریان دوفاز درون کانال جریان کاتد یک پیل‌سوختی غشا پلیمری شفاف با کانال تک مارپیچ به صورت نا پایا و میانگین زمانی مورد بررسی قرار گرفته است. نسبت طول آب پوشانی و میانگین زمانی آن، که به ترتیب معیاری از آب مایع موجود در هر لحظه و میانگین زمانی آن در کانال جریان کاتد می باشد، محاسبه شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که با افزایش استوکیومتری، کاهش رطوبت نسبی و افزایش دمای گازهای ورودی در دو سمت کاتد و آند، میزان آب مایع انباشته‌شده در کانال جریان کاتد در حالت های نا پایا و میانگین زمانی کاهش می یابد. در حالات نا پایا و میانگین زمانی، تأثیر استوکیومتری آند بر میزان آب مایع انباشته‌شده در کانال کاتد، بیشتر از تأثیر استوکیومتری کاتد می باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental study of the effect of inlet flow parameters on the operation of PEMFC

نویسندگان English

Ali Bozorgnezhad
Mehrzad Shams
Homayoon Kanani
Mohammad Reza Hashemi Nasab
K. N. Toosi University of Technology
چکیده English

Water is needed to providing proper hydration of membrane and its ionic conductivity in polymer electrolyte membrane fuel cells, but excess water accumulation known as flooding phenomenon decreases the passing way of reactants in the GDL and reaction sites on catalyst layer and increases mass transport loss and leads to performance loss of polymer electrolyte membrane fuel cells. In the present work, the two-phase flow in the cathode channel of transparent polymer electrolyte membrane fuel cell with single serpentine flow field is visualized by direct optical imaging in unsteady and time averaged states. Then the water coverage length ratio and the average of water coverage length ratio are derived as a scale of water content of the cathode channel in the unsteady and time averaged states. In the unsteady and time averaged states, by increase the stoichiometry, decrease the relative humidity and inlet gases temperature in anode and cathode sides, the accumulated liquid water in the channels reduces. The effect of anode stoichiometry on the amount of water in the cathode channel in the unsteady and time averaged states is more than the cathode stoichiometry.

کلیدواژه‌ها English

PEMFC
Water
Optical Visualization
Water Coverage Length Ratio
Unsteady State