مدل سازی خنک‌کاری پیل‌سوختی غشاء پلیمری با کانال‌های مستقیم در خودرو برقی هیدروژنی

فناوری پیل سوختی یک فناوری جامع و امیدوارکننده برای تولید انرژی پاک در آینده می‌باشد. هدف از انجام این مطالعه، شبیه سازی عددی همزمان الکتروشیمیایی-حرارتی یک پیل سوختی غشاء پلیمری به همراه کانال‌های خنک کاری آن به کمک دینامیک سیالات محاسباتی می‌باشد. ابتدا اعتبار سنجی عملکرد پیل سوختی (ولتاژ بر حسب جریان) انجام می شود. سپس به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف از جمله تغییرات عدد رینولدز ورودی کانال‌های خنک‌کاری و همچنین تغییر دمای ورودی سیال خنک‌کاری روی تغییرات چگالی جریان می‌پردازیم. اعداد ورودی رینولدز در بازه‌ی 0.5 الی 500 تغییر می کند و مقدار رینولدز ورودی برای عملکرد بهینه پیل سوختی بدست آمد. همچنین با تغییر دمای ورودی سیال خنک‌کار، در بازه‌ی 283 الی 308 درجه کلوین، دما بهینه برای بیشترین چگالی جریان را از پیل سوختی بدست آمد. در نهایت به بررسی پارامترهای مختلف مانند: توزیع دما در سطوح، تغییرات فشار، تغییرات ذرات مختلف در پیل سوختی (مانند: هیدروژن، اکسیژن، اب، تغییرات سرعت پرداخته شده است.

modeling of the straight cooling channels of a polymer membrane fuel cell in hydrogen electric vehicle

fuel cells, like other renewable energies such as wind and sun, are a good alternative to the current electricity generation systems to overcome the mentioned issues. fuel cell technology is a comprehensive and promising technology for producing clean energy in the future. the purpose of this study is to simultanously simulate electrochemical-thermal numerical simulation of a polymer membrane fuel cell along with its cooling channels with the help of computational fluid dynamics. first, validation of fuel cell performance (voltage according to current) is done. then we will examine the effect of different parameters, including the changes in the reynolds number of the inlet of the cooling channels, as well as the change in the temperature of the inlet of the cooling fluid, on the changes in the current density. the inlet reynolds number changes in the range of 0.5 to 500 and the inlet reynolds value was obtained for the optimal performance of the fuel cell. also, by changing the inlet temperature of the cooling fluid, in the range of 283 to 308 degrees kelvin, the optimal temperature for the highest current density from the fuel cell was obtained. finally, various parameters such as: temperature distribution on the surfaces, pressure changes, changes of different particles in the fuel cell (such as: hydrogen, oxygen, water, speed changes) have been investigated.