تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,306 |
تعداد مقالات | 15,983 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,405,917 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,166,115 |
بررسی عددی تأثیر ابعاد هندسی مانع زانویی بر عملکرد مرطوبساز غشایی تخت در کاربرد پیل سوختی غشا پلیمری | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 53، شماره 3 - شماره پیاپی 104، آبان 1402، صفحه 9-18 اصل مقاله (780.88 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2023.47722.2971 | ||
نویسندگان | ||
پدرام شمسی زاده1؛ ابراهیم افشاری* 2 | ||
1کارشناسی ارشد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
2دانشیار، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
چکیده | ||
مرطوبسازی گازهای واکنشگر در پیل سوختی غشا پلیمری به دلیل حفظ رطوبت غشا امری حیاتی است. مرطوبسازهای غشایی به دلیل عملکرد مناسب، ساختار ساده و عمر بالا، کاربرد گستردهای در مرطوبسازی گازهای واکنشگر دارند. در این تحقیق، عملکرد یک مرطوبساز غشایی در حضور موانع متقارن در هر دو کانال بهصورت عددی، سه بعدی و دایم با نرمافزار Fluent بررسی شده و عملکرد آن با مرطوبساز ساده مقایسه گردیده است. سپس تأثیر ابعاد هندسی مانع زانویی با درنظرگرفتن پارامترهای نرخ بازیاب آب و دمای نقطهی شبنم در خروجی کانال گاز خشک بهعنوان معیارهای سنجش عملکرد بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش دبی گاز خشک، عملکرد مرطوبساز کاهش میباید. با نصب مانع دمای گاز خشک خروجی افزایشیافته که منتج از افزایش انتقال گرما در مرطوبساز است. در میان متغیرها، طول بال جلو، فواصل بین موانع، ارتفاع مانع، ارتفاع و فاصلهی مانعها از سقف و کف کانالها؛ فاصله از سقف و کف بیشترین تأثیر را بر عملکرد مرطوبساز دارد. حداکثر بهبود حاصل شده میان حالات بررسی شده برای نرخ بازیاب و دمای نقطهی شبنم در خروجی کانال گاز خشک به ترتیب ۳ درصد و ۵/۳ درجه سلسیوس بوده است. | ||
کلیدواژهها | ||
مدلسازی عددی؛ مرطوبساز غشایی؛ پیل سوختی غشا پلیمری؛ دمای نقطهی شبنم؛ هندسهی مانع؛ عملکرد | ||
مراجع | ||
[1] Wilberforce T, Alaswad A, Palumbo A, Dassisti M, Olabi A-G. Advances in stationary and portable fuel cell applications. International journal of hydrogen energy. 2016;41(37):16509–22. [2] Wang Y, Chen KS, Mishler J, Cho SC, Adroher XC. A review of polymer electrolyte membrane fuel cells: Technology, applications, and needs on fundamental research. Applied energy. 2011;88(4):981–1007. [3] Yan W-M, Li C-H, Lee C-Y, Rashidi S, Li W-K. Numerical study on heat and mass transfer performance of the planar membrane-based humidifier for PEMFC. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020;157:119918. [4] Huizing R. Design and membrane selection for gas to gas humidifiers for fuel cell applications. University of Waterloo; 2007. [5] Wang Y, Wang S, Liu S, Li H, Zhu K. Optimization of reactants relative humidity for high performance of polymer electrolyte membrane fuel cells with co-flow and counter-flow configurations. Energy Conversion and Management. 2020;205:112369. [6] Amir Hossein A, Ebrahim A, Saeed A. An experimental study on the bubble humidification method of polymer electrolyte membrane fuel cells. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 40(12):1508–19. [7] Alan D. Dynamic modeling of two-phase heat and vapor transfer characteristics in a gas-to-gas membrane humidifier for use in automotive PEM fuel cells. 2009. [8] Hashemi-Valikboni SZ, Ajarostaghi SSM, Delavar MA, Sedighi K. Numerical prediction of humidification process in planar porous membrane humidifier of a PEM fuel cell system to evaluate the effects of operating and geometrical parameters. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2020;141:1687–701. [9] Sabek S, Tiss F, Chouikh R, Guizani A. Numerical investigation of heat and mass transfer in partially blocked membrane based heat exchanger: effects of obstacles forms. Applied Thermal Engineering. 2018;130:211–20. [10] Park S-K, Choe S-Y, Choi S. Dynamic modeling and analysis of a shell-and-tube type gas-to-gas membrane humidifier for PEM fuel cell applications. International Journal of Hydrogen Energy. 2008;33(9):2273–82. [11] Kang S, Min K, Yu S. Two dimensional dynamic modeling of a shell-and-tube water-to-gas membrane humidifier for proton exchange membrane fuel cell. International journal of hydrogen energy. 2010;35(4):1727–41. [12] Sabharwal M, Duelk C, Bhatia D. Two-dimensional modeling of a cross flow plate and frame membrane humidifier for fuel cell applications. Journal of Membrane Science. 2012;409:285–301. [13] Cave P, Merida W. Water flux in membrane fuel cell humidifiers: flow rate and channel location effects. Journal of Power Sources. 2008;175(1):408–18. [14] Chen C-Y, Su J-H, Ali HM, Yan W-M, Amani M. Effect of channel structure on the performance of a planar membrane humidifier for proton exchange membrane fuel cell. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020;163:120522. [15] Tan Z, Jia L, Zhang Z. Water vapor transport with condensation in a gas diffusion layer of a proton exchange membrane fuel cell. Heat Transfer Research. 2012;43(2). [16] Yan W-M, Lee C-Y, Li C-H, Li W-K, Rashidi S. Study on heat and mass transfer of a planar membrane humidifier for PEM fuel cell. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020;152:119538. [17] Shamsizadeh P, Afshari E. Numerical modeling of a membrane humidifier for mechanical ventilation. International Communications in Heat and Mass Transfer [Internet]. 2022;132:105931. [18] Yu S, Im S, Kim S, Hwang J, Lee Y, Kang S, et al. A parametric study of the performance of a planar membrane humidifier with a heat and mass exchanger model for design optimization. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2011;54(7–8):1344–51. [19] Shamsizadeh P, Afshari E, Dehkordi MM. Design of membrane humidifier using obstacles in the flow channels for ventilator. Applied Thermal Engineering. 2021;117265. [20] Chen C-Y, Chang Y-H, Li C-H, Chang C-C, Yan W-M. Physical properties measurement and performance comparison of membranes for planar membrane humidifiers. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019;136:393–403. [21] Meng H, Wang C-Y. Model of two-phase flow and flooding dynamics in polymer electrolyte fuel cells. Journal of the Electrochemical Society. 2005;152(9):A1733. [22] Wang Y, Wang C-Y. Simulation of flow and transport phenomena in a polymer electrolyte fuel cell under low-humidity operation. Journal of Power Sources. 2005;147(1–2):148–61. [23] Meng H, Wang C-Y. Electron transport in PEFCs. Journal of the Electrochemical Society. 2004;151(3):A358. [24] Gurau V, Liu H, Kakac S. Two‐dimensional model for proton exchange membrane fuel cells. AIChE Journal. 1998;44(11):2410–22. [25] Patankar S. Numerical heat transfer and fluid flow. Taylor & Francis; 2018. [26] Chen D, Peng H. A Thermodynamic Model of Membrane Humidifiers for PEM Fuel Cell Humidification Control. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control [Internet]. 2004 Oct 22;127(3):424–32 [27] Masaeli N, Afshari E, Baniasadi E, Baharlou-Houreh N. Performance studies of a membrane-based water and heat exchanger using serpentine flow channels for polymer electrolyte membrane fuel cell application. Applied Thermal Engineering.2023;222:119950. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 239 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 84 |