تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,303 |
تعداد مقالات | 16,020 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,489,395 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,216,948 |
مدلسازی سه بعدی و گذرای پیل سوختی غشا پلیمری با میدان جریان پینی | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
مقاله 5، دوره 47، شماره 4، بهمن 1396، صفحه 39-48 اصل مقاله (2.29 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
ابراهیم افشاری* 1؛ مهدی مشرف دهکردی2؛ محمد حسین خیام3؛ محمود عدمی4؛ سید علی اطیابی5 | ||
1دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
2استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
3کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان، ایران | ||
4دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان، ایران | ||
5دانشجوی دکتری مکانیک، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
چکیده | ||
در پژوهش حاضر، یک مدل سه بعدی و گذرای پیل سوختی غشا پلیمری با میدان جریان پینی بررسی شده است. با حل عددی معادلات دیفرانسیل حاکم شامل معادلات بقای جرم، بقای ممنتم، بقای گونهها، بقای بار الکتریکی و بقای انرژی همراه با معادلات واکنشهای الکتروشیمیایی، رفتار گذرای پیل بررسی شده است. ارائه نتایج مربوط به پارامترهای اساسی همچون چگالی جریان الکتریکی، توزیع غلظت گونههای شیمیایی، توزیع سرعت و خطوط جریان در پیل با میدان جریان پینی، درک کاملی از اصول اساسی پدیدههای انتقال در پیل سوختی غشاء پلیمری فراهم میکند. نتایج نشان میدهد که استفاده از میدان جریان پینی، انتقال اکسیژن به لایه کاتالیست را بهبود میبخشد و در نتیجه باعث ایجاد چگالی جریان بالا میشود. همچنین، مدت زمان پایداری پیل سوختی از مرتبه ثانیه است که این موضوع نشان دهنده کوتاه بودن فرآیند راهاندازی پیل سوختی غشا پلیمری است. در این مدت زمان، پارامترهای عملکردی پیل سوختی مانند چگالی جریان، غلظت مولی واکنشدهندهها و فشار پیل سوختی طی این مدت زمان به پایداری میرسند. | ||
کلیدواژهها | ||
ورق کامپوزیتی؛ لایهگذاری متعامد؛ تنشهای بین لایهای؛ بارگذاری خمشی؛ نظریه لایهای | ||
مراجع | ||
[1] Van Bussel H., Dynamic model of solid polymer fuel cellwatermanagement, J. Power Sources, Vol. 71, pp. 218–222, 1998.
[2] Um S., and Wang C.Y., Computational fluid dynamics modeling of proton exchange membrane fuel cells, J. Electrochem. Soc, vol. 147, pp. 4485–4493, 2000.
[3] Wang Y., and Wang C.Y., Transient analysis of polymer electrolyte fuel cell, J. Electrochem. Soc ,Vol. 50, pp. 1307–1315, 2005.
[4] Meng H., Numerical investigation of transient responses of PEM fuel cell using a two-phase non-isothermal mixed-domain model, J. Power .Sources, Vol. 171, pp. 738–746, 2007.
[5] Serincan M.F., and Yesilyurt S., Transient Analysis of Proton Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) at start-up and failure, Willy. Interscience, Vol. 2, pp. 118-127, 2007.
[6] Chen F., Ying Zhi W., Hsin C., Wei-Mon Y., Soong Y., Convenient two-dimensional model for design of fuel channels for proton exchange membrane fuel cells, J. Power Sources, Vol. 34, pp. 125-128, 2004.
[7] Wang Y., and Wang C.Y., Dynamics of polymer electrolyte fuel cells undergoing load changes, Electrochimical Acta, Vol. 51, pp. 3924-3933, 2006.
[8] Headley A. J., , Chen D.,. Critical control volume sizing for improved transient thermal modeling of PEM fuel cells, Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 40. No. 24. pp. 7762–7768, 2015.
[9] Chaudhary S., Sachan V. K, Bhattacharya, P. K., Two dimensional modelling of water uptake in proton exchange membrane fuel cell, Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 39, No. , pp. 17802–17818, 2014
[10] Verma A., Pitchumani R., Influence of transient operating parameters on the mechanical behavior of fuel cells, Int.J. Hydrogen Energy, Vol. 40, No. 26, pp. 8442–8453, 2015.
[11] Bikash M., and Junxiao W., Study of the effects of various parameters on the transient current density at polymer membrane fuel cell start-up, J. Power Sources, Vol. 34, pp. 2296–2307, 2009.
[12] Obayopo S., Bello-Ochende T., and Meyer J., Modeling and optimization of reactant gas transport in a PEM fuel cell with a transverse pin fin insert in channel flow, Int. J. Hydrogen Energy, Vol.37, pp.10286-10298, 2012.
[13] Imdat T., and Merthan B., Numerical study of assembly pressure effect on the performance of proton exchange membrane fuel cell, Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 35, pp. 2134-2140, 2010.
[14] Suzuki A., Hattori T., Miura R., Tsuboi H., Ozomu N., and Takaba H.,“Porosity and Pt content in the catalyst layer of PEMFC: effects on diffusion and polarization characteristics, J. Electrochem. Soc, Vol. 5, pp. 1948-1961, 2010.
[15] Springer T., Zawodzinski T., and Gottesfeld S., Electrode materials and process for energy conversion and storage, J. Electrochem. Soc, Vol. 13, pp. 1-14, 1997.
[16] Dunn Martin L., and Minoru T., The effective thermal conductivity of composites with coated reinforcement and the application to imperfect interfaces, J. Applied Physics, Vol. 73, pp. 1711-1722, 1993.
[17] Wu H. W., A review of recent development: Transport and performance modeling of PEM fuel cells, Applied Energy, Vol. 165, pp. 81–106, 2016.
[18] Afshari E., Jazayeri S.A., and Mollayi Barzi Y., Effect of water phase change on temperature distributionin proton exchange membrane fuel cells, Heat Mass Transfer, Vol. 46, pp. 1295–1305, 2101.
[19] Carton J., and Olabi A., Three-dimensional proton exchange membrane fuel cell model: Comparison of double channel and open pore cellular foam flow plates, Energy, (In Press) 2016.
[20] Xing L., Liu X., Alaje T., Kumar R., Mamlouk, M., and Scott K., A two-phase flow and non-isothermal agglomerate model for a proton exchange membrane (PEM) fuel cell, Energy, Vol. 73, pp. 618–34, 2014.
[21] Afshari E., and Houreh N.B., Numerical predictions of performance of the proton exchange membrane fuel cell with baffle(s)-blocked flow field designs, Int. J. Modern Physics B, Vol. 28, No. 16, 1450097–1450113, 2014.
[22] Perng S.W., Wu H.W., and Jue T.C., Cheng, K.C., Numerical predictions of a PEM fuel cell performance enhancement by a rectangular cylinder installed transversely in the flow channel, Applied Energy, Vol. 86, pp. 1541–1554, 2009.
[23] Kandlikar S. G., See E. J., and Banerjee R., Modeling Two-Phase Pressure Drop along PEM Fuel Cell Reactant Channels, J. Electrochem. Soc. vol. 162, No. 7, F772-F782, 2015.
[24] Wang X., Zhang X., Yan W., and Lee D., A. Su , Determination of the optimal active area for proton exchange membrane fuel cells with parallel, interdigitated or serpentine designs, Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 34, pp. 3823–3832, 2009. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 355 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 459 |