مدل سازی دوفازی جریان در لایه نفوذ گاز کاتد پیل سوختی پلیمری و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف این لایه بر عملکرد آن

تبادل جرم میان دو فاز مایع و گاز و هم چنین مجاورت این دو فاز با یکدیگر از عوامل تأثیر گذار بر عملکرد پیل سوختی پلیمری می باشند. مدل سازی های تکفاز توانایی مدل کردن این دو پدیده را ندارند، لذا روی آوردن به مدل سازی های دو فازی ضرورت دارد. در پایان نامه حاضر، مدل سازی دو فازی جریان در لایه نفوذ گاز و لایه کاتالیست صورت پذیرفته است. برای این منظور روابط پیوستگی، دارسی، لورت ، تبادل جرم میان فاز ها و ... برای مدل سازی جریان دوفازی استفاده شده اند. همچنین برای مدل سازی واکنش الکتروشیمیایی از رابطه باتلر-ولمر کمک گرفته شده است. یکی از وجوه تمایز مدل سازی حاضر با موارد مشابه خود محاسبه مقدار (عدد بدون بعدی که مقدار آب انتقال یافته از سمت غشاء به لایه کاتالیست را تعیین می نماید) و عدد (نسبت بخار آب وارد شده به لایه نفوذ گاز به کل آب وارد شده به این لایه) می باشد. در مدل سازی های جریان دو فازی در لایه نفوذ گاز و لایه کاتالیست، عموماً به و مقادیری دلخواه را نسبت می دهند، حال آنکه تغییر این دو عدد تأثیر قابل توجهی بر پارامتر های جریان دو فازی و عملکرد پیل سوختی دارد. در این تحقیق ضمن نشان دادن اهمیت و تأثیر گذاری این دو پارامتر، مقادیر آن ها به ازای چگالی جریان های متفاوت محاسبه شده است. مدل سازی حاضر امکان بررسی اثر تبادل جرم و مجاورت فاز ها، بر عملکرد پیل سوختی را فراهم می سازد. نتایج نشان می دهد که وجود آب مایع سبب کاهش چگالی جریان حدی شده و افت فعال سازی را افزایش می دهد. تبادل جرم میان فاز ها کاهش و کاهش افت اهمی را به دنبال دارد. در این پایان نامه اثر تغییر ضریب تخلخل و هم چنین زاویه تماس بر عملکرد پیل سوختی بررسی شده و هم چنین ضمن ترسیم منحنی پلاریزاسیون به ازای ضرایب تخلخل و زوایای تماس متفاوت و با در نظر داشتن مولفه های مربوط به مدیریت آب پیل سوختی پلیمری، از بین حالت های مورد بررسی، بهترین حالت انتخاب شده و نمودار چگالی توان آن ترسیم گردیده است.