تحلیل ترمودینامیکی یک سیستم تولید توان پیل سوختی غشایی تبادل پروتونی در یک هواپیمای بدون سرنشین

امروزه، سیستم‌های پیل سوختی در سیستم‌های انرژی مورد استفاده قرار گرفته و استفاده از این سیستم‌ها باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و ارائه سیستمی با بازده بالا شده است. اخیراً پیل سوختی غشایی تبادل پروتونی برای کاربردهای هوافضایی بویژه در هواپیمای بدون سرنشین (پهپاد) مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه، سیستمی برای تولید توان مورد نیاز در مراحل مختلف پرواز همانند برخاست، صعود، بیشینه سرعت و کروز استفاده شده است. همچنین یک مطالعه پارامتری برای نشان دادن تاثیر برخی پارامترهای کلیدی (از جمله چگالی جریان، مساحت سلول، مسافت طی شده برای برخاست، ضریب استوکیومتری هوا) روی پارامترهای عملکردی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که مقادیر جریان برای توان مورد نیاز برای مراحل بیشینه سرعت، صعود، برخاست و کروز به ترتیب 8، 6.576، 5.593 و 2.098 آمپر می‌باشد. طبق نتایج حاصله افزایش مسافت بلند شدن منجر به کاهش توان مورد نیاز و هیدروژن ورودی سیستم می‌شود. همچنین با افزایش چگالی جریان، توان و هیدروژن مصرفی افزایش درحالی‌که بازده پیل سوختی و بازده اگزرژی کاهش یافته است.

thermodynamic analysis of a proton exchange membrane fuel cell (pemfc) power generation system in an unmanned aerial vehicle

nowadays, fuel cell systems are used in energy systems which caused to saving energy, and a high-efficiency system. recently, proton exchange membrane fuel cell (pemfc) has been considered for aerospace applications especially in unmanned aerial vehicle (uav). in the present study, this system has been used for power generation in the different phase of flight, such as takeoff, climb, maximum speed, and cruise. also, a comprehensive parametric study is carried out to show the effects of some key parameters (including current density, surface area of the fuel cell, takeoff distance, and stoichiometric air ratio) on the main performance criteria of the pemfc system. the results indicate that the current values for the power required for maximum speed, climb, takeoff, and cruise are 8, 6.576, 5.593, and 2.098, respectively. according to the results, increasing the takeoff distance leads to a reduction in the required power and the system input hydrogen. also, with increasing current density, power and hydrogen consumption increase, while fuel cell and exergy efficiency decrease.