مدل سازی سه بعدی نیمپیل کاتدی پیل سوختی غشای الکترولیتی پلیمری

در این مقاله، مدل سه بعدی پیل سوختی غشای تبادل یونی بررسی شده است. این مدل برای نیم پیل کاتدی صورت گرفته که شامل کانال گازی کاتدی از نوع موازی، لایه نفوذ گازی کاتدی و غشای پلیمری می باشد. پدیده های مورد بررسی در این مقاله، انتقال جرم در لایه های نفوذ گازی، واکنش الکتروشیمیایی در لایه های کاتالیستی و انتقال بار در پیل سوختی می باشد. ضمنا در هندسه این مدل، شانه نیز لحاظ گردیده که سبب می شود پروفایل غلظت و در نتیجه توزیع بار با دقت بیشتری بررسی شود. معادلات حاکم جهت مدل سازی پیل سوختی با استفاده از نرم افزار فملب بر پایه روش المان محدود حل شده اند. این مدلسازی قادر به پیشگویی رفتار پیل سوختی تحت شرایط عملیاتی مختلف می باشد که به واسطه تحلیل نتایج آن، عملکرد پیل سوختی در شرایط مختلف عملیاتی و با مقادیر متفاوت جریان- ولتاژ بررسی گردید و در نهایت بهترین شرایط عملیاتی و نقطه کاری مناسب، حاصل شده است. وجه تمایز این مدل سازی، بررسی عملکرد پیل سوختی غشای تبادل یونی از طریق حل عددی سه بعدی نیم پیل کاتدی با در نظر گرفتن شانه می باشد، در حالیکه کاتالیست به صورت تجمعات کروی فرض شده است.