تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,304 |
تعداد مقالات | 15,960 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,317,021 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,075,059 |
بررسی تاثیر مانع در کانال کاتد بر توزیع دمای پیل سوختی غشا پلیمری | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 54، شماره 3 - شماره پیاپی 108، آبان 1403، صفحه 83-92 اصل مقاله (2.57 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2024.62141.3431 | ||
نویسندگان | ||
علیرضا اسدی راد1؛ ابراهیم افشاری* 2؛ نبی جهانتیغ3 | ||
1کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
2دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
3دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
چکیده | ||
مدیریت گرما در پیل سوختی غشا پلیمری برای افزایش نرخ واکنشها، جلوگیری از تشکیل نقاط داغ، جلوگیری از خشکشدگی غشا ضروری است. در پیل سوختی غشا پلیمری با محدودیت در جهتهای افزایش و کاهش دما مواجه میباشیم. میدان جریان بر انتقال جرم و گرما و به طبع آن بر چگالی جریان تاثیر میگذارد و طراحی مناسب میدان منجر به بهبود عملکرد پیل میشود. کانالهای جریان موازی همراه با مانع میتوانند انتقال واکنش دهندهها به لایه کاتالیست را افزایش داده و باعث کاهش بیشینه دما، توزیع یکنواخت دما و بهبود عملکرد پیل شوند. در این مقاله به مدلسازی عددی، سه بعدی و دوفازی پیل با کانالهای همراه با مانع پرداخته شده و عملکرد الکتروشیمیایی و گرمایی آن با پیل با کانالهای موازی ساده مقایسه شده است. نتایج نشان میدهند که افزودن مانع باعث بهبود انتقال جرم از کانالها به سمت لایه پخش گاز شده و از این رو نرخ واکنش در پیل افزایش یافته و منجر به بهبود عملکرد پیل میشوند. همچنین، وجود مانع باعث میشود بیشینه دمای پیل بیشتر از 1 کلوین کاهش یابد و توزیع دما یکنواختتر شود. | ||
کلیدواژهها | ||
پیل سوختی غشا پلیمری؛ میدان جریان؛ مانع؛ دما؛ انتقال اکسیژن؛ افت فشار | ||
مراجع | ||
[1] Atyabi SA, Afshari E. Three-dimensional multiphase model of proton exchange membrane fuel cell with honeycomb flow field at the cathode side. Journal of cleaner production. 2019; 214:738-748 [2] Deng X, Zhang E, Lei J, Jia D , Liu Y, Shuchao H E. Numerical Study on the Effect of an Improved Three-Partition Baffle Flow Field on Proton Exchange Membrane Fuel Cell Performance. ACS Omega. 2022; 7:42872−42882. [3] Xu Ch, Wang H, Li Zh, Cheng T. Effects of the Design and Optimization of Trapezoidal Channels and Baffles (Number and Position on the Net Power Density of Proton-Exchange Membrane Fuel Cells. ACS Omega. 2022; 7(5):4214-4223. [4] Manso A P. Influence of geometric parameters of the flow fields on the performance of a PEM fuel cell A review. International Journal of Hydrogen Energy. 2012; 36:1-32. [5] Yonghua C, Jingming S, Wei F, Chen B. Effect of Baffle Dimensionless Size Factor on the Performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cell. Energies. 2022; 15:3812. [6] Lochner T, Kluge R M, Fichtner J, El-Sayed A, Garlyyev B, Bandarenka A S. Temperature Effects in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells. ChemElectroChem. 2020; 7(17):3545-3568 [7] Feng S, Dandan Su , Yujie Y, Pang B, Jiancheng G. Effects of Combined Baffles on the Proton Exchange Membrane Fuel Cell Performance. Int J Electrochem Sci. 2022; 17:221134. [8] Thitakamol V, Therdthianwong A, Therdthianwong S. Mid-baffle interdigitated flow fields for proton exchange membrane fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy. 2011; 36:3614-3622. [9] Guo N, Leu M C, Koylu U O. Network based optimization model for pin-type flow field of polymer electrolyte membrane fuel cell. International Journal of Hydrogen Energy. 2013; 38(16):6750–6761. [10] Pal V, Karthikeyan P, Anand R. Performance Enhancement of the Proton Exchange Membrane Fuel Cell Using Pin Type Flow Channel with Porous Inserts. Journal of Power and Energy Engineering. 2015; 3:1–10. [11] Fahruddin A, Ichsani D, Taufany F. Improving PEM fuel cell performance using in-line triangular baffles in triple serpentine flow field. The 3th Annual Applied Science and Engineering Conference. 2018. [12] Perng S W, Wu H W. A three-dimensional numerical investigation of trapezoid baffles effect on non-isothermal reactant transport and cell net power in a PEMFC. Applied Energy. 2015; 143:81–95. [13] Heidary H, Kermani M J, Dabir B. Influences of bipolar plate channel blockages on PEM fuel cell performances. Energy Conversion and Management. 2016; 124:51–60. [14] Heidary H, Kermani M J, Advani S G, Prasad A K. Experimental investigation of in-line and staggered blockages in parallel flowfield channels of PEM fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy. 2016; 41:6885–6893. [15] Alrwashdeh S S. Neutron radiographic in operando investigation of water transport in polymer electrolyte membrane fuel cells with channel barriers. Energy Conversion and Management. 2017; 148:604–610. [16] Afshari E, Mosharaf-Dehkordi M, and Rajabian H. An investigation of the PEM fuel cells performance with partially restricted cathode flow channels and metal foam as a flow distributor. Energy. 2017; 118:705–715. [17] Atyabi S A, Afshari E. Three-dimensional multiphase model of proton exchange membrane fuel cell with honeycomb flow field at the cathode side. Journal of Cleaner Production. 2019; 214:738-748. [18] 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 [19] Afshari E, Jazayeri S A. Analyses of heat and water transport interactions in a proton exchange membrane fuel cell. Journal of Power Sources. 2009; 194:423-432. [20] Springer T E, Zawodzinski T A, Gottesfeld S. Polymer Electrolyte Fuel Cell Model. Journal of The Electrochemical Society. 1991; 138(8):2334-2342. [21] Sharfabadi M M, Parsanezhad A, Valoujerdi A Gh. Numerical Investigation of Water Droplet Flow in the Cathode Channel of a PEM Fuel Cell with Blocked Flow Channel. Journal of Farayandno. 2023; 17(80):60-76. [22] Mazumder S, Cole J V R. 3-D mathematical modeling of PEM fuel cells II. Model predictions with liquid water transport. Journal of The Electrochemical Society. 2003; 150, 1510-1517. [23] Hyeok K, Jaeyeon K, Dasol K, Geon Hwi K, Obeen K, Hyeonjin Ch, Heesoo Ch, Hongnyoung Y. Mass diffusion characteristics on performance of polymer electrolyte membrane fuel cells with serpentine channels of different width. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2022; 183, 122106. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 19 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 21 |