بررسی توزیع دمای تک‌سل پیل سوختی پلیمری h2/o2 در شرایط عملیاتی مختلف

پیل‌سوختی یک مبدل انرژی الکتروشیمیایی است که به صورت مستقیم انرژی شیمیایی سوخت را به جریان برق مستقیم و حرارت تبدیل می‌نماید. مدیریت حرارتی و مدیریت آب دو چالش اساسی در طراحی و افزایش بازده پیل‌های سوختی پلیمری به شمار می‌آیند، که به‌صورت ذاتی با یکدیگر مرتبط هستند. در مقاله‌ی حاضر، با ساخت پیل‌سوختی پلیمری و آزمونه‌های آزمایشگاهی در شرایط مختلف به تحلیلی درباره نحوه‌ی توزیع دما در پیل پرداخته می‌شود. با بررسی توزیع دما، ضمن دستیابی به ارتباط تولید توان و توزیع حرارت، پارامترهای حرارتی (شامل توزیع دما ، محدوه حداکثر و حداقل دما) استخراج می‌شود. جنبه‌ی نوآوری این مقاله دستیابی به درک صحیحی از توزیع دما در پیل‌سوختی غشا پلیمری در شرایط عملیاتی مختلف است. همچنین توزیع دما در حالت‌های عملیاتی انتها باز و انتها بسته در فشار و استوکیومتری‌های مختلف بررسی شده است. بررسی نتایج دوربین حرارتی در سطح کاتد سل شفاف نشان می‌دهد که با تغییر شرایط بهره‌برداری پیل‌سوختی، تمرکز حرارت در سطح آن نیز تغییر می‌کند. وقتی بهره ‌برداری پیل‌سوختی از حالت انتها باز به حالت انتها بسته تغییر کند بیشینه دمای سطح از بخش خروجی به بخش ورودی جابجا می‌شود. و با افزایش فشار، اهمیت کنترل بدتوزیعی و طراحی سیستم خنک‌کاری مناسب، بیشتر می‌شود.

Study of Temperature Distribution of H2/O2 Polymer Electrolyte Fuel Cell in Different Operating Conditions

The fuel cell is an electrochemical energy exchanger that directly converts the chemical energy into direct current and heat. Thermal management and water management are two major challenges in designing and efficiency of polymer fuel cells, which are inherent in each other. In this paper, by manufacture polymer electrolyte membrane fuel cell and test under different conditions, an analysis will be made of how the temperature is distributed in the full cell. By studding this temperature distribution, the relationship between power generation and heat distribution, thermal parameters (temperature distribution, maximum and minimum temperature) are extracted. The innovation aspect of this paper is to achieve an understanding of the distribution of temperature in polymeric fuel cell under different operating conditions. Also, the temperature distribution has been investigated in openend and deadend operating modes in different pressures and stoichiometries. When the fuel cell is changed from the openend to the dead end mode, the maximum temperature changed from the outlet section in to the input section. By increasing pressure, the importance of maldistribution control and design of a suitable cooling system will increase.