| شبیهسازی و تحلیل عملکرد پیل سوختی پلیمری با تأکید بر ساختار لایه کاتالیست: مدل یکبعدی تودهای |
| کد مقاله : 1129-ISME2026 |
| نویسندگان |
|
هادی کام فر * مدرس حق التدریس -دانشجوی دکتری مهندسی سیستم های انرژی -دانشگاه صنعتی همدان |
| چکیده مقاله |
| لایه کاتالیست یکی از اجزای حیاتی پیل سوختی پلیمری (PEMFC) است که عملکرد آن به شدت تحت تأثیر پارامترهای ساختاری و عملیاتی قرار دارد. در این پژوهش، یک مدل یکبعدی مبتنی بر رویکرد تودهای برای شبیهسازی PEMFC توسعه یافت. فرضیات مدل شامل رفتار ایدهآل گازها، جریان تراکمناپذیر و آرام، ساختار همگن غشاء و الکترود، و جریان دوفازی کاملاً اشباع بود. مجموعه معادلات حاکم، شامل بقای جرم، بار و انتقال آب، با استفاده از تابع BVP5c در نرمافزار متلب حل شد. مدل ارائهشده با دادههای تجربی در محدوده چگالی جریان ۰ تا ۱ A/cm² اعتبارسنجی شد و انطباق قابل قبولی نشان داد. نتایج شبیهسازی نشان داد که پارامترهای ضخامت لایه کاتالیست، درجه اشباع آب و شعاع تودههای کاتالیستی بیشترین تأثیر را بر عملکرد پیل دارند. افزایش دمای کاری تا محدوده ۷۰-۸۰ درجه سانتیگراد و افزایش بار پلاتین تا حدود ۰٫۴ mg/cm² عملکرد پیل را بهبود بخشید. در مقابل، افزایش تخلخل لایه کاتالیست و شعاع تودهها اثری منفی بر عملکرد داشت، در حالی که تغییر تخلخل لایه نفوذ گاز (GDL) تأثیر محسوسی بر منحنی عملکرد نشان نداد. این مدل میتواند به عنوان ابزاری مؤثر برای بهینهسازی طراحی لایه کاتالیست و بهبود مدیریت آب در پیلهای سوختی پلیمری مورد استفاده قرار گیرد. |
| کلیدواژه ها |
| پیل سوختی پلیمری، مدل یکبعدی، لایه کاتالیست تودهای، مدیریت آب، انتقال جرم |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارائه شفاهی |