مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مقایسه مدل های مختلف پیل سوختی غشا پلیمری با بکارگیری فوم فلزی به عنوان توزیع کننده جریان

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان
2 استادیار گروه مکانیک دانشگاه اصفهان
چکیده
ستفاده از فوم فلزی به عنوان توزیع کننده جریان در پیل های سوختی غشا پلیمری باعث کاهش وزن و حجم، توزیع یکنواختتر گازهای واکنشگر و در بعضی موارد حذف ماشینکاری برای ایجاد کانال های جریان می شود. در این مقاله 5 نمونه از پیل سوختی غشا پلیمری شامل: مدلی که در آن صفحه دو قطبی شامل دو کانال موازی است (مدل 1)؛ مدلی که همانند مدل 1 است با این تفاوت که در این مدل درون کانالها فوم قرار داده شده است (مدل 2)؛ مدلی که در آن شانه های میان کانالها در سمت آند و کاتد حذف گردیده و در سمت آند آن، فوم فلزی قرار داده شده است(مدل 3) ؛ مدلی که همانند مدل 3 است با این تفاوت که در سمت کاتد فوم فلزی قرار داده شده است (مدل 4) و در مدل 5 هم در سمت آند و هم در سمت کاتد فوم فلزی قرار داده شده است، مدلسازی شده است. نتایج نشان می دهند که استفاده از فوم فلزی چه در سمت آند و چه در سمت کاتد، علاوه بر اینکه ماکزیمم دما را در مدل‌های مختلف کاهش می دهد به توزیع یکنواختتر دما نیز کمک می کند. همچنین شاخص یکنواختی نشان می دهد که توزیع چگالی جریان با حذف شانه در مدل های 3، 4 و 5 بسیار بهتر و یکنواختتر صورت گرفته است. با مقایسه صورت گرفته بین مدل های محتلف مشاهده می شود که افت فشار ایجاد شده با وجود فوم فلزی، به دلیل ضریب بالای نفوذپذیری و تخلخل، نیز اندک است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Comparison between different models of polymer membrane fuel cell using metal foam as a flow distributor

نویسندگان English

Saber Heydari 1
Ebrahim Afshari 2
چکیده English

The use of metal foam as a distributor flow field in a polymeric electrolyte membrane fuel cells reduces the weight and volume of the fuel cell, causes more uniform distribution of the reactant gases, and in some cases eliminates the machining process required to create the flow channels. In this paper five models of polymer electrolyte membrane fuel cells are simulated including: the model that the bipolar plate consists of two parallel channels (model 1); The model that is similar to model 1 except that in this case channels are filled with metal foam (model 2); The model that the rib between the channels in anode and cathode side are eliminated and in the anode, metal foam is placed (model 3); the model that is similar to model 3 except that the metal foam is placed on the cathode side (model 4); in model 5, both the anode side and the cathode side are filled with metal foam. The results show that the use of metal foam in the anode or the cathode side in addition to decreasing maximum temperature in the models also helps a more uniform temperature distribution. The uniformity index shows that the distribution of current density is much better and more uniform, when the ribs in models 3, 4 and 5 are eliminated. Comparison conducted between different models shows that the pressure drop caused by the presence of the metal foam, due to the high coefficient of permeability and porosity ‍ of the foam, is small.

کلیدواژه‌ها English

Polymer membrane fuel cells
metal foam
simulation
current density
Thermal Performance