بررسی عملکرد اضافه کردن لایه‌های پخش گاز اطراف غشا مرطوب‌ساز غشایی برای کاربرد پیل سوختی

به منظور عملکرد بهتر پیل‌های سوختی غشاپلیمری، نیاز به مرطوب‌سازی گازهای واکنشگر قبل از ورود به پیل است. استفاده از مرطوب‌ساز غشایی تخت با داشتن مزایای مهمی از قبیل ساختمان سادهو نداشتن قطعه متحرک، برای مرطوب‌سازی گازهای واکنشگر یکی از بهترین روش‌ها بوده که در این مقاله به آن پرداخته شده است. در این مطالعه پیشنهاد شده به منظور افزایش زمان ماند گازها در دو طرف غشا، لایه‌های متخلخل (لایه‌های پخش گاز) قرار داده شود. با مدل‌سازی سه بعدی و عددی مرطوب‌ساز، به بررسی اثر قرار دادن لایه‌های متخلخل و تاثیر خواص این لایه‌ها بر عملکرد مرطوب‌ساز پرداخته شده است. بدین منظور، ابتدا یک مرطوب‌ساز بدون لایه متخلخل، مدل‌سازی شده و سپس لایه متخلخل در سمت کانال‌های مرطوب، سمت کانال‌های خشک و دو سمت غشا قرار گرفته‌ شده است. نتایج نشان می‌دهد که بیشترین دمای نقطه شبنم خروجی سمت خشک به ترتیب مربوط به حالت استفاده از لایه‌های پخش گاز در هر دو سمت غشا، در سمت خشک، در سمت مرطوب و مرطوب‌ساز بدون لایه پخش گاز می‌باشد. در همه‌ی حالت‌های گذاشتن لایه متخلخل، با افزایش ضریب تخلخل و میزان نفوذپذیری لایه پخش گاز، نقطه شبنم خروجی سمت خشک افزایش می‌یابد و عملکرد مرطوب‌ساز را بهبود می‌بخشد.

Investigation of the Humidifier Performance of Adding Gas Diffusion Layers Around Membrane for Fuel Cell Application

Proton exchange membrane fuel cells requires humidification the reactive gases before entering the fuel cell for good performance. Using a planar membrane humidifier with important advantages such as simple building and no moving parts, is one of the best methods to humidification the reactive gases discussed in this paper. In this study, it is proposed to insert porous layers (gas diffusion layers) on both sides of the membrane, to increase the residence time gases. Therefore, by using threedimensional and numerical modeling of the humidifier, the effect of porous layers and the effect of their properties on the humidifier performance are investigated. For this purpose, a nonporous humidifier is first modeled, and then the porous layer is inserting on the wet side, on the dry channel side, and on two sides of the membrane, and the performance of these models is compared. The results show that the highest dew point temperature of dry side outlet is related to the use of gas diffusion layers on both sides, on the dry side, on the wet side and humidifier without gas diffusion layers respectively. In all cases of laying gas, with increasing porosity coefficient and permeability, dew point increase and improve humidifier performance.