بررسی اثر توزیع کننده های جریان کانال و فوم بر عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری

با توجه به شرایط بحرانی محیط زیست ، به کارگیری انرژی های پاک و پژوهش در این زمینه ، اهمیت یافته و سهم قابل توجه حمل ونقل در انتشار گازهای گلخانه ای ، پیداکردن جایگزینی برای موتورهای احتراق داخلی را ضروری کرده است . پیل سوختی غشای تبادل پروتون از مناسب ترین جایگزین ها، بخصوص در حوزه حمل ونقل می باشد. در راستای توسعه این فناوری ، یکی از مشکلات، عدم توزیع مناسب جریان سیال در سطح فعال پیل سوختی است ، و برای رفع آن، روشهای گوناگونی مانند استفاده از کانالها با چینش متفاوت وجود دارد. اما استفاده از این نوع توزیع کننده، به علت وجود نواحی بین کانالها، باعث غیریکنواختی توزیع واکنش دهنده ها و عدم استفاده مناسب از کل سطح فعال در دسترس می شود. به این ترتیب ، در سالهای اخیر، استفاده از فوم متخلخل به جای کانال، رایج گشته است . در این مقاله ، با کمک شبیه سازی عددی ، عملکرد پیل سوختی دارای توزیع کننده فوم همگن با توزیع کننده های کانالدار از جمله دو کانال موازی ، دو کانال انتها بسته ، کانال مارپیچ موازی یو-شکل و کانال مارپیچ موازی زد-شکل ، مقایسه شده است . همانطور که انتظار می رفت ، با توجه به امکان توزیع مناسب جریان در فوم همگن ، توان الکتریکی تولیدی ، نسبت به ضعیف ترین حالت کانالدار، یعنی توزیع کننده دو کانال موازی با بیشینه توانالکتریکی تولیدی ۱۱/۵ وات، ۹۱ درصد افزایش یافت و به مقدار ۷۶/۹ وات رسید. همچنین نتایج حاصل از توزیع کننده کانال مارپیچ موازی زد-شکل ، به نتایج فوم همگن نزدیک و بیشینه توان الکتریکی تولیدی در این شرایط ، ۰۱/۹ وات بوده است . درنتیجه ، استفاده از فوم، به عنوان توزیع کننده جریان، مناسب تر از استفاده از توزیع کننده کانالدار می باشد، البته کانال مارپیچ موازی زد-شکل نیز عملکرد قابل قبولی داشته است .