بررسی عملکرد پیل سوختی غشاپلیمری با میدان شارش پینی لوبیا شکل

شکل و هندسه میدان جریان تاثیر مستقیمی بر انتقال واکنشگرها به‌سمت لایه کاتالیست و متعاقباً عملکرد پیل سوختی غشاپلیمری دارد؛ ازاین‌رو ارایه یک میدان جریان مناسب ضروری است. در پژوهش حاضر، یک طرح جدید پیل سوختی غشاپلیمری با میدان جریان پینی لوبیا شکل به‌منظور کاهش نواحی کم‌فشار، افزایش میزان نرخ انتقال اکسیژن به لایه کاتالیست، بالا بردن دانسیته جریان و درنهایت، بهبود عملکرد پیل ارایه شده است. برای بررسی عملکرد میدان جریان پیشنهادی، این پیل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و دیدگاه تک‌دامنه‌ای شبیه‌سازی شده و عملکرد آن با یک پیل سوختی ساده با کانال‌های جریان موازی مقایسه شده است. هندسه و شرایط کاری هر دو پیل سوختی یکسان در نظر گرفته شده است. نتایج عددی کار حاضر نشان می‌دهد به‌واسطه وجود پین‌ها، نرخ انتقال اکسیژن به لایه پخش گاز و لایه کاتالیست کاتد افزایش پیدا می‌کند و باعث افزایش نرخ واکنش‌های الکتروشیمیایی و به تبع آن، دانسیته جریان پیل می‌شود. در مقایسه با پیل کانال‌های ساده، پیل سوختی پیشنهادی به‌واسطه افزایش دانسیته جریان و به‌خصوص در دانسیته‌های جریان بالا عملکرد بهتری دارد. با این وجود، در پیل سوختی با میدان جریان پینی افت فشار بالاتر و توزیع نایکنواخت‌تر دانسیته جریان مشاهده می‌شود.