طراحی ، ساخت و مدلسازی پیل سوختی پلیمری دما پایین

روند رو به اتمام سوخت های فسیلی و آلودگی محیط زیست ناشی از مصرف سوخت های فسیلی دو چالش اساسی جوامع بشری است. پیل های سوختی به دلیل بازده بالا باعث کاهش مصرف سوخت های فسیلی و در نتیجه کاهش آلودگی محیط زیست می شوند. پیل سوختی پلیمری به دلیل مزایای فراوان همچون غشاء جامد، چگالی انرژی بالا، راه اندازی سریع، پایداری سیستم، بازده بالا و انتشار آلایندگی کم آن توجه صنعت حمل نقل قرارگرفته است. کانال های جریان نقش رساندن اکسیدان و سوخت را به کاتالیست دارند که نقش بسیار حیاتی را در عملکرد و بازده پیل سوختی پلیمری دارد. با طراحی بهینه این کانال ها می توان در هزینه، وزن و عملکرد پیل سوختی گام های موثر و کاربردی برداشت که لزوم این تحقیق را بر ما آشکار می سازد. در این تحقیق به صورت آزمایشگاهی و عددی به بررسی اثر کانال جریان بر کارایی و عملکرد پیل سوختی پلیمری پرداخته شد. با بررسی تحقیقات و مطالعات انجام شده بر روی طرح های مختلف کانال ها طرح کانال مارپیچ متقارن به منظور ساخت و بررسی پیشنهاد شد. بدین منظور کانال مارپیچ متقارن ساخته و در یک تک سل مونتاژ شد و اثر رطوبت نسبی و دما بر کارایی آن مورد بررسی قرار گرفت. سپس مدل سازی عددی سه بعدی و کامل پیل سوختی ساخته شده انجام شد و پس از اعتبارسنجی مدل سازی به بررسی نحوه توزیع خواص و کمیت های ترموفیزیکی مختلف در قسمت های مختلف پیل پرداخته شد. نتایج به دست آمده نشان داد که هرچند نمودار ولتاژ - جریان کانال مارپیچ متقارن به طور بسیار کمی بهتر از کانال مارپیچ ساده است اما چنانچه توان تولیدی پیل بعد از کسر کردن افت های پارازیتی (توان مصرفی در خود پیل که برای پمپ سوخت و اکسیدکننده و... مصرف می شود) مد نظر باشد کارایی پیل سوختی با کانال مارپیچ متقارن بهتر از کارایی پیل سوختی با کانال مارپیچ ساده خواهد بود.