بررسی و مدل سازی cfd مجموعه الکترود-غشاء ساخته شده با استفاده از فناوری نانو در پیل سوختی pem

در این پایان نامه مدل سازی جریان سیال و واکنش های شیمیایی در یک پیل سوختی پلیمری به روش دینامیک سیال محاسباتی مورد توجه قرار گرفته است.مدل سازی به صورت دوبعدی، غیر همدما، در حالت پایدار و در نرم افزار فلوئنت صورت گرفته است. واکنش های شیمیایی، در قسمت آند و کاتد به صورت تک فاز و چندجزئی در نظر گرفته شده است. مدل سازی به بررسی رفتار پیل سوختی در دو حالت مختلف (با حضور نانوذرات zro2 و در غیاب نانوذرات در لایه ی غشاء) می پردازد.تاثیر پارامترهایی نظیر دما، فشار، سرعت جرمی جریان کاتد و مقایسه عملکرد سیستم در حضور اکسیژن خالص با هوا در سمت کاتد بر روی نمودار قطبیت بررسی شده است. نتایج بدست آمده درک صحیحی از عملکرد پیل سوختی و یافتن پارامترهای بهینه ارائه می کند که می تواند به عنوان نتایج قابل استناد جهت بهینه سازی پیل سوختی مورداستفاده قرار گیرد. نتایج مدل سازی نشان داد که افزایش دما تا دمای 70 درجه سانتیگراد موجب بهبود عملکرد شده و از این دما هرچه بالاتر می رویم کاهش بازده پیل سوختی را مشاهده می کنیم. بنابراین دمای 70 درجه سانتیگراد را به عنوان دمای بهینه در پیل سوختی حاضر اعلام می شود و اما با اعمال نانوذرات zro2 این میزان به 90 درجه سانتیگراد افزایش می یابد.در بررسی اثر فشار ورودی، افزایش فشار موجب بهبود بازده شده و البته از فشار 1 تا2 اتمسفر اختلاف چشمگیر تر می باشد. افزایش سرعت جرمی در کاتد نیز موجب بهتر شدن عملکرد پیل سوختی شده است و از طرفی استفاده از اکسیژن خالص سبب بهبود عملکرد به صورت کاملا محسوس شده است.سازگاری خوب نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی صحت این مدل سازی را تایید می کند.