بهبود توزیع جریان گاز در توده پیل‌سوختی پلیمری

در این مقاله، مطالعه‌ عددی به منظور بررسی توزیع جریان در یک توده پیل‌سوختی پلیمری 52 سلولی انجام گرفته است. به منظور کاهش هزینه محاسبات، کانال‌های جریان صفحات دوقطبی با کانال‌های موازی پرشده از مواد متخلخل جایگزین شدند. نتایج نشان داد که در صورت استفاده از لوله برای انتقال گاز به منیفولد، جت جریانی در منیفولد شکل می‌گیرد که 4 کانال ابتدایی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. کانال اول به‌عنوان کانال بحرانی، 4/93 درصد از میانگین گاز عبوری از بقیه کانال‌ها را دریافت می‌کند. برای بهبود توزیع جریان دو روش پیشنهاد گردید: کاهش تدریجی ارتفاع منیفولد و ایجاد مانع در منیفولد. ایجاد یک مانع منحنی شکل در ابتدای منیفولد موجب می‌گردد تا ساختار جت جریان پس از برخورد با مانع از بین‌رفته و از تاثیرات آن بر کانال‌های اول کاسته شود. جریان گاز عبوری از کانال اول در این حالت تا 96/96 درصد میانگین افزایش می‌یابد. همچنین کاهش تدریجی ارتفاع منیفولد موجب افزایش سرعت جریان گاز در امتداد طول منیفولد می‌گردد و باعث کاهش فشار استاتیک در بخش انتهایی منیفولد می‌گردد. با کاهش فشار استاتیک در بخش انتهایی منیفولد، دبی گذرنده از کانال‌های انتهایی کاهش یافته و به دبی گذرنده از کانال‌های ابتدایی افزوده می‌شود. در این حالت نیز دبی جرمی گذرنده از کانال اول تا مقدار 38/95 درصد میانگین افزایش می‌یابد.