ارائه هندسه توسعه یافته صفحه انتهایی برای ایجاد توزیع یکنواخت فشار تماسی روی سطح فعال پیل‌سوختی پلیمری

مقاومت تماسی بین صفحات پیل سوختی تاثیر زیادی در بازدهی پیل‌های سوختی پلیمری دارد. هندسه صفحه  انتهایی پیل سوختی پلیمری تاثیر قابل توجهی بر توزیع فشار تماسی روی مجموعه غشا و الکترود و میزان مقاومت تماسی بین صفحات دارد. در این پژوهش، به بررسی تاثیر هندسه صفحه انتهایی بر توزیع فشار تماسی روی غشا از طریق شبیه‌سازی اجزای محدود با استفاده از نرم‌افزار آباکوس پرداخته شد. همچنین، یک هندسه جدید برای صفحه انتهایی مورد بررسی قرار گرفته شد و نتایج به دست آمده از آن با نتایج صفحات انتهایی تخت مقایسه شد. در ادامه، پارامترهای هندسی صفحه انتهایی با انحنا با استفاده از شبیه‌سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته و اثر این پارامترها بر توزیع فشار تماسی روی غشا تحلیل گردید. در این شبیه‌سازی‌ها پیل سوختی به صورت سه‌بعدی مدل‌سازی شد. نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی‌ها عملکرد مناسب صفحات انتهایی طراحی شده و توزیع یکنواخت فشار تماسی روی سطح فعال پیل سوختی را در مقایسه با صفحات انتهایی متداول مورد استفاده در پیل‌های سوختی نشان می‌دهد. در نهایت، یک پیل سوختی پلیمری تک‌سلی با مشخصات هندسی به دست آمده از شبیه‌سازی اجزای محدود ساخته شد و توزیع تنش تماسی بر روی غشا با استفاده از فیلم‌های اندازه‌گیری فشار شرکت فوجی فیلم با هدف صحه گذاری طراحی مورد بررسی قرار گرفت.

A Developed Geometry for Endplate for Uniform Contact Pressure Distribution on the Polymer Exchange Membrane Fuel Cells Active Area

The contact resistance between polymer exchange membrane fuel cell components    has a crucial effect on cell performance. The geometry of the endplate, on the other hand, plays an essential role in the contact pressure distribution on the membrane electrode assembly and the amount of contact resistance between plates. In this paper, the effect of endplate geometry on the contact pressure distribution over the membrane electrode assembly is simulated using ABAQUS software. In the next part, a new geometry for the endplate is provided and compared to flat endplates. Geometrical parameters of an endplate with curvature (bombshaped endplate) are considered, and the effects of these parameters on the contact pressure distribution over the membrane electrode assembly are investigated. In this simulation, a 3D model of the fuel cell is developed. Our simulation results show good performances for the designed endplate and uniform contact pressure distribution on the fuel cell active area. Finally, a single fuel cell was manufactured and assembled using the simulation parameters, and experimental tests are conducted using pressure films to verify the design.