شبیه‌سازی همزمان لایه انتشار گاز و کانال هوا در پیل سوختی مبادله پروتون: بررسی در مقیاس حفره فلودینگ آب

در این مطالعه، از روش شبکه بولتزمن برای بررسی انتقال آب مایع در لایه انتشار گاز و کانال گاز قسمت کاتد پیل سوختی غشای مبادله پروتون استفاده شده است. در این مطالعه اثرات قابلیت خیسی لایه انتشار گاز بر روی فرایند حذف و توزیع آب مایع مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این به مطالعه رفتار دینامیکی و اشباع آب مایع در لایه انتشار گاز در دو حالت پایا و غیر پایا پرداخته شده است .همچنین تعداد خوشه های موثر، عمل اتصال بین خوشه ها و زمان رسیدن به حالت پایا بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که خیسی سطح بر روی اشباع آب مایع در لایه انتشار گاز اثر می گذارد که در ناحیه 160>y>   صد این اثر بیشترین مقدار است. همچنین زمان رسیدن به حالت پایا برای زاویه تماس °115 به میزان 6 درصد از حالت °145 بیشتر می باشد. بنابراین هر چه زاویه تماس سطوح لایه انتشار گاز بیشتر شود، زمان رسیدن به توزیع اشباع آب در حالت پایا و همچنین زمان رسیدن آب به کانال گاز کاهش خواهد یافت، به همین دلیل سطوح جامد آب گریزتر، باعث بهبود مدیریت آب مایع در لایه انتشار گاز پیل سوختی غشای مبادله پروتون خواهد بود.

Simultaneous Simulation of Gas Diffusion Layer and Air Channel in a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: Pore-Scale Modeling of Water Flooding

In this study, Lattice Boltzmann method is used to investigate liquid water transport in a carbon paper gas diffusion layer and gas channel of polymer electrolyte membrane fuel cells. The effects of gas diffusion layer wettability on the removal process and liquid water distribution are investigated. In addition, liquid water dynamic behaviors and liquid water saturation within the gas diffusion layer in two case of steady and transient are explored. This study focuses on the effects of surface wettability on the number of effective clusters, merging of clusters, and the required time for reaching the steadystate water distribution. The results show that the wettability of surface affects on the saturation of liquid water in the gas diffusion layer and in  100lu