بررسی تاثیر هندسه کانال‌های تزریق گاز بر عملکرد و رفتار دینامیکی پیل سوختی غشا پلیمری

پیل سوختی غشا پلیمری که با هیدروژن و هوا کار می کند و دارای راندمان و چگالی توان بالا، کارکرد در دمای پایین و قابلیت راه‌اندازی سریع و بدون آلایندگی می‌باشد، می‌تواند جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی باشد. عملکرد سلول سوختی غشای تبادل پروتون بستگی زیادی به هندسه ، پیکربندی کانال‌های جریان و اندازه دارد. پژوهش حاضر یک مطالعه عددی می‌باشد که به بررسی عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری با تکیه بر طراحی کانال‌های تزریق گاز با هندسه‌های مختلف در حالت ناپایا پرداخته شده است. برای حل معادلات حاکم از روش دینامیک سیالات محاسباتی بهره‌گیری شده است. در این روش برای گسسته سازی و حل کردن معادلات از متد حجم محدود استفاده می‌شود. هندسه‌های مختلفی که برای این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته که شامل شبه مارپیچی (مدلa)، موازی (مدلb) و پینی (مدلc) می‌باشد که ابعاد آن‌ها با مدل پایه مارپیچی شکل یکسان است. با استفاده از شبیه‌سازی دینامیکی مشاهده شد که بعد از گذشت حدود 70 ثانیه جریان به حالت پایدار رسید و تولید آب رفته‌رفته افزایش یافت. نتیجه‌ها نشان می‌دهد که مدل c نسبت به سایر مدل‌ها عملکرد بهتری دارد و در مقابل مدل b بدترین عملکرد را از خود نشان می‌دهد.

investigating the effect of the geometry of gas injection channels on the performance and dynamic behavior of the polymer electrolyte membrane fuel cell

the polymer membrane fuel cell, which works with hydrogen and air and has high efficiency and power density, low-temperature operation, and the ability to start quickly and without pollution, can be a good alternative to fossil fuels. the performance of a proton exchange membrane fuel cell is highly dependent on the geometry, flow channel configuration, and size. in the current research, which is a numerical study, the performance of the polymer membrane fuel cell has been investigated by relying on the design of gas injection channels with different geometries in an unsteady state. the computational fluid dynamics method has been used to solve the governing equations. in this method, the finite volume method is used to discretize and solve the equations. different geometries have been used for this research, including pseudo-spiral (model a), parallel (model b), and pin (model c), whose dimensions are the same as the spiral base model. using dynamic simulation, it was observed that after about 70 seconds, the flow reached a stable state, and water production gradually increased. the results show that model c performs better than other models, and model b shows the worst performance.