۷ نتیجه برای پیل سوختی غشا پلیمری
ابراهیم افشاری، ناصر بهارلو هوره،
دوره ۱۲، شماره ۵ - ( ۱۰-۱۳۹۱ )
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.
ارسلان مقصودی، ابراهیم افشاری، حسین احمدی کیا،
دوره ۱۳، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۲ )
چکیده
در این مقاله، سیستم تغذیه سوخت آند پیل سوختی غشا پلیمری به وسیله اجکتور نازل همگرا، مطالعه شده است. این سیستم برای کاهش توان پارازیتی پیل، بازگشت دوباره سوخت و استفاده از انرژی پتانسیل فشاری مخزن سوخت بسیار موثر است. با انتخاب یک مدل تقارن محوری اجکتور، معادلات حاکم شامل: بقا جرم، ممنتم، انرژی و معادله حالت به روش عددی حل شده اند و تاثیر افت فشار گاز در کانال سوخت سمت آند، فشار عملکرد پیل سوختی و دمای عملکرد پیل بر عملکرد اجکتور بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با کاهش افت فشار پیل، عملکرد اجکتور بهبود یافته و حتی در فشار جریان اولیه پایین تر، افزایش عملکرد بهتر خواهد بود که این مزیت خوبی می باشد که در فشار پایین تر به بالاترین نسبت دبی جرمی جریان ثانویه به دبی جرمی جریان اولیه دست یابیم. با افزایش فشار و دمای کارکرد پیل نیز عملکرد اجکتور بهتر خواهد شد؛ هر چند که حساسیت عملکرد اجکتور به افزایش فشار کارکرد، بسیار بیشتر است. تاثیر نسبت قطر ناحیه اختلاط به قطر نازل نیز به عنوان یک پارامتر هندسی مهم بررسی شده است.
ناصر بهارلو هوره، ابراهیم افشاری،
دوره ۱۴، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۳ )
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 دبی¬ها، 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 شده¬اند. هرچه اختلاف نقطه شبنم ورودی سمت مرطوب و خروجی سمت خشک کمتر باشد، عملکرد مرطوب ساز بهتر است. نتایج نشان می¬دهد افزایش دبی ورودی سمت خشک، سبب افت عملکرد اما افزایش دبی ورودی در سمت مرطوب سبب بهبود عملکرد مرطوب¬ساز می¬شود. با افزایش فشار ورودی کانال خشک، عملکرد مرطوب ساز بهتر می¬شود؛ در حالی که فشار ورودی سمت مرطوب اثر قابل توجهی بر عملکرد آن ندارد. بررسی تاثیر دما نشان می¬دهد پیش گرم کردن گاز خشک ورودی ضروری به نظر نمی¬رسد و استفاده از گاز مرطوب سردتر عملکرد مرطوب ساز را بهبود می¬بخشد.
سید علی اطیابی، ابراهیم افشاری، محمود عدمی،
دوره ۱۴، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مطالعه، با قرار دادن یک یا چند مانع در کانال کاتد پیل سوختی غشا پلیمری، تأثیرات دینامیک سیالات ناشی از وجود/عدم وجود مانع در کانال و همچنین اثر مانع بر عملکرد پیل سوختی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور با در نظر گرفتن یک مدل سه بعدی پیل سوختی که بخشی از کانال کاتد مسدود شده است، معادلات پیوستگی، مومنتوم، گونه‌های جرمی و بقای بار الکتریکی به‌صورت حالت پایا در سیستم مختصات کارتزین با استفاده از یک دامنه کلی و روش حجم محدود حل شده است. نتایج نشان می‌دهد که با قرار دادن یک مانع، در مقایسه با حالت بدون مانع، بیشترین افزایش سرعت در لایه پخش گاز (زیر مانع حدود ۶ برابر سرعت) رخ داده است و گازهای واکنش‌دهنده بیشتری مجبور به ورود به لایه پخش گاز می‌شود که به واکنش‌های شیمیایی کمک می‌کند و عملکرد پیل سوختی را بهبود می‌بخشد. همچنین افزایش تعداد موانع بر انتقال گازهای واکنش‌دهنده و توزیع یکنواختتر گازها در لایه پخش گاز و لایه کاتالیست، مخصوصاً در دانسیته جریان‌های بالا، کمک می‌کند؛ اما افت فشار در کانال کاتد را افزایش می‌دهد. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که انتقال موضعی واکنش‌دهنده، تولید چگالی جریان محلی و عملکرد پیل در حضور موانع بهبود می‌یابد.
ابراهیم افشاری، محسن دادور، علیرضا خادم الحسینی،
دوره ۱۴، شماره ۱۳ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله، مطالعه ای بر بازده سیستم پیل سوختی غشا پلیمری با استفاده از اجکتور برای بازگرداندن سوخت اضافی در مدار تغذیه ی سوخت آند و مقایسه با سیستم های رایج که عموماً از کمپرسور برای این کار استفاده می کنند، انجام شده است. بدین منظور یک مدل نیمه تحلیلی توسعه یافته برای محاسبه ی میزان افزایش بازده و همچنین میزان ذخیره ی توان در نتیجه ی استفاده از اجکتور و حذف کمپرسور در خط برگشت سوخت با گسترش مدل‌های قبلی ارائه شده است. در مدل گسترش یافته با ارائه ی یک پارامتر بی بعد و جدید، پارامترهای مهم هندسی توده پیل سوختی به پارامترهای هندسی اجکتور ربط داده شده اند. نتایج به دست آمده برای یک نمونه پیل نشان می دهد که میزان افزایش بازده در مقادیر مختلف چگالی جریان، متفاوت است و یک نقطه ی ماکزیمم برای آن وجود دارد. میزان ذخیره ی توان در نتیجه ی استفاده از اجکتور در مقایسه با توان توده پیل قابل توجه بوده و با افزایش چگالی جریان، افزایش می یابد. این نتایج کاربرد اجکتور را برای مواردی که نیاز به توان بالاتر وجود دارد، از جمله کاربردهای حمل و نقل که در آنها سیستم پیل سوختی معمولاً در ماکزیمم توان خود کار می کند، به صرفه تر نشان می‌دهد.
صابر حیدری، ابراهیم افشاری،
دوره ۱۵، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۴ )
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 ۵ نمونه از پیل سوختی غشا پلیمری شامل: مدلی که در آن صفحه دو قطبی شامل دو کانال موازی است (مدل ۱)؛ مدلی که همانند مدل ۱ است با این تفاوت که در این مدل درون کانالها فوم قرار داده شده است (مدل ۲)؛ 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 ۳) ؛ مدلی که همانند مدل ۳ است با این تفاوت که در سمت کاتد فوم فلزی قرار داده شده است (مدل ۴) و در مدل ۵ 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 ۳، ۴ و ۵ 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.
درنا خوشنویس، سعید اصغری، فریبرز جهانشاه،
دوره ۱۶، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۵ )
چکیده
گازهای واکنشگر در هنگام ورود به توده پیل سوختی غشاء پلیمری بایستی دارای رطوبت بهینه باشند. مرطوب‌سازی این گازها به کمک یک مرطوبساز غشایی صورت می‌پذیرد. در مطالعه حاضر یک مدل تحلیلی جهت بررسی عملکرد یک مرطوبساز غشایی آب-گاز مورد استفاده در پیل سوختی ارائه شده است. در ابتدا روابط بقای جرم و انرژی را برای سمت گاز مرطوبساز اعمال نموده که در نتیجه آن یک دستگاه معادله غیرخطی بر حسب دما و نسبت رطوبت گاز خروجی از مرطوب ساز حاصل می‌شود. با حل دستگاه معادله حاصله، می‌توان به ارزیابی عملکرد مرطوبساز از نقطه نظر دما و نقطه شبنم گاز خروجی از آن پرداخت. به کمک مدل توسعه داده شده، تأثیر عواملی نظیر دبی گاز، طول کانال، دما و فشار گاز ورودی به مرطوبساز، عمق کانال گاز و... بر رطوبت نسبی و دمای خروجی و نیز نقطه شبنم گاز خروجی از مرطوبساز بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد که عمق کانال اثری بر دما و رطوبت گاز مرطوب خروجی ندارد. همچنین افزایش طول کانال سبب افزایش نقطه شبنم گاز خروجی از مرطوبساز می‌شود اما رطوبت نسبی ورودی تأثیر چندانی بر روی نقطه شبنم گاز مرطوب خروجی ندارد. افزایش دمای هوای ورودی به مرطوبساز نیز عملکرد مرطوبساز را بهتر نمی‌کند. همچنین نتایج حاصل از مدل نشان می‌دهد که با افزایش فشار ورودی و استفاده از دبی هوای کمتر، عملکرد مرطوبساز ارتقاء می‌یابد.
