A Comparative Investigation of L-Serpentine and Single Serpentine Flow Fields Efficiency in Proton Exchange Membrane Fuel Cells using Computational Fluid Dynamics

سال انتشار: 1403
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 69

فایل این مقاله در 15 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_RERA-5-2_006

تاریخ نمایه سازی: 24 آذر 1402

چکیده مقاله:

Fuel cells have been identified as a promising technology to meet future electric power requirements. Out of various fuel cells, Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) has been staged up as they can operate at low temperatures and also have high power density. In this article, the flow field design of a Single Serpentine Flow Field (SSFF) has been modified to L-Serpentine Flow Field (LSFF) in order to reduce thermal and water management problems in PEMFC. A numerical study was conducted on ۴۴۱ mm۲ active area at ۷۰۰C and ۳ atm operating conditions, to evaluate various flow characteristics by comparing LSFF with SSFF, and it was observed that temperature and species flux distribution in LSFF enhanced significantly. The modification of the flow field yielded remarkable improvements in various aspects. These enhancements included a more uniform distribution of membrane water content, an impressive ۸% increase in O۲ consumption, a remarkable ۲۲% improvement in product evacuation demonstrated by the H۲O species profile, attributed to a ۴۰% reduction in product travel distance. Additionally, a noteworthy ۱۰% increase in power density was achieved. Despite a slight increase in pressure drop due to the additional bends and turns in the modified flow field, the impact on power density remained insignificant. These findings highlight the immense potential of the modified flow field to significantly enhance performance.

نویسندگان

Amarnath Gundalabhagavan

Mechanical Engineering Department, National Institute of Technology, Warangal, Telengana, India.

Veeresh Babu Alur

Mechanical Engineering Department, National Institute of Technology, Warangal, Telengana, India.

Ganesh Babu Katam

Mechanical Engineering Department, National Institute of Technology Andhra Pradesh, Tadepalligudem, India.

Kshitij Bhosale

Mechanical Engineering Department, National Institute of Technology, Warangal, Telengana, India.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • A. Garai and D. K. Pandey, ۲۰۲۲, “EPRA International Journal ...
  • I. Dincer and C. Acar, ۲۰۱۴, “Review and evaluation of ...
  • S. Mohanty, A. N. Desai, S. Singh, V. Ramadesigan, and ...
  • Z. Zhang, S. Wu, H. Miao, and T. Zhang, ۲۰۲۲, ...
  • M. Shaygan, M. A. Ehyaei, A. Ahmadi, M. E. H. ...
  • I. Korkischko, B. S. Carmo, and F. C. Fonseca, ۲۰۱۷, ...
  • R. Kumar, A. V. Babu, and S. H. Sonawane, ۲۰۲۲, ...
  • M. Boni, S. Srinivasa Rao, and G. Naga Srinivasulu, ۲۰۲۰, ...
  • M. Boni, S. S. Rao, and G. N. Srinivasulu, ۲۰۲۱, ...
  • B. H. Lim, E. H. Majlan, W. R. W. Daud, ...
  • S. N. Ozdemir and İ. Taymaz, ۲۰۲۱, “CFD Investigation of ...
  • R. Roshandel, F. Arbabi, and G. K. Moghaddam, ۲۰۱۱, “Simulation ...
  • S. R. Badduri, G. N. Srinivasulu, and S. S. Rao, ...
  • Z. Liao, L. Wei, A. M. Dafalla, J. Guo, and ...
  • W. He, J. S. Yi, and T. Van Nguyen, ۲۰۰۰, ...
  • N. Limjeerajarus and P. Charoen-Amornkitt, ۲۰۱۵, “Effect of different flow ...
  • V. Velisala and G. N. Srinivasulu, ۲۰۱۸, “Numerical Simulation and ...
  • M. K. Vijayakrishnan et al., “Numerical and experimental investigation on ...
  • A. Kazim, H. T. Liu, and P. Forges, ۱۹۹۹, “Modelling ...
  • T. Wilberforce et al., ۲۰۱۹, “A comprehensive study of the ...
  • M. Liu, H. Huang, X. Li, X. Guo, T. Wang, ...
  • A. L. R. Paulino, E. F. Cunha, E. Robalinho, M. ...
  • J. S. Yi, J. D. Yang, and C. King, ۲۰۰۴, ...
  • A. Iranzo, C. H. Arredondo, A. M. Kannan, and F. ...
  • S. R. Badduri, G. N. Srinivasulu, and S. S. Rao, ...
  • M. Marappan et al., ۲۰۲۱, “Performance Studies of Proton Exchange ...
  • D. H. Jeon, S. Greenway, S. Shimpalee, and J. W. ...
  • R. Kumar, A. V. Babu, and S. H. Sonawane, ۲۰۲۲, ...
  • A. M. Prasad, P. Lavanya, P. Hara Gopal, T. Praveen ...
  • G. Amarnath and A. V. Babu, ۲۰۲۳, “Comparative computational fluid ...
  • S. Abdulla and V. S. Patnaikuni, ۲۰۱۹, “Detailed analysis of ...
  • Ansys, ۲۰۰۹, “Fuel Cells Module Manual,” Manual, No. April ...
  • P. T. Nguyen, T. Berning, and N. Djilali, ۲۰۰۴, “Computational ...
  • S. Abdulla, M. Mohan, S. Venkata, and S. Patnaikuni, ۲۰۲۰, ...
  • L. Wang, A. Husar, T. Zhou, and H. Liu, ۲۰۰۳, ...
  • O. Ryan, C. Suk-Won, C. Whitney, and B. P. Fritz, ...
  • F. Barbir, PEM Fuel Cells, Second Edi. ۲۰۱۳. doi: ۱۰.۱۰۱۶/b۹۷۸-۰-۱۲-۳۸۷۷۱۰-۹.۰۲۰۰۱-۴ ...
  • E. E. Kahveci and I. Taymaz, ۲۰۱۸, “Assessment of single-serpentine ...
  • X. Liu, H. Guo, F. Ye, and C. F. Ma, ...
  • V. Lakshminarayanan and P. Karthikeyan, ۲۰۱۶, “Optimization of Flow Channel ...
  • Y. Amadane, H. Mounir, A. El Marjani, E. M. Karim, ...
  • A. Iranzo, M. Muñoz, F. Rosa, and J. Pino, ۲۰۱۰, ...
  • S. Dutta, S. Shimpalee, and J. W. Van Zee, ۲۰۰۱, ...
  • S. Shimpalee, S. Greenway, and J. W. Van Zee, ۲۰۰۶, ...
  • Y. Zhu, A. Y. Tremblay, G. A. Facey, and M. ...
  • L. Yuan, Z. Jin, P. Yang, Y. Yang, D. Wang, ...
  • نمایش کامل مراجع