بررسی عددی عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری با میدان جریان لانه زنبوری

عملکرد پیل سوختی غشاء پلیمری به شدت وابسته به طراحی صفحات قطبی و میدان جریان ایجاد شده در این صفحات است و طراحی مناسب آنها منجر به توزیع مناسب گازهای واکنشگر و دانسیته جریان، مدیریت مناسب آب و حرارت و بهبود عملکرد پیل سوختی می شود. بدین منظور در این مقاله، استفاده از یک میدان جریان جدید به صورت میدان جریان لانه زنبوری با پین های شش وجهی به جای کانال های متداول، پیشنهاد شده است. با ارائه یک مدل سه بعدی، معادلات پیوستگی، مومنتم، بقا اجزا انرژی و بار الکتریکی به همراه روابط سینتیک الکتروشیمیایی در نواحی مختلف پیل سوختی به صورت هم بسته، با یک مدل تک ناحیه ای و به روش عددی حل شده اند و تاثیر میدان جریان لانه زنبوری بر انتقال و توزیع اکسیژن، انتقال آب، توزیع دانسیته جریان، افت فشار و عملکرد پیل سوختی بررسی شده است. ملاک طرح ارائه شده، توزیع یکنواخت گازهای واکنشگر و دانسیته جریان در لایه پخش گاز و لایه کاتالیست کاتد و همچنین ولتاژ و دانسیته توان بالاتر همراه با یک افت فشار نه چندان زیاد (25 کیلو پاسکال) است. نتایج نشان می دهند که در پیل با میدان جریان لانه زنبوری، سرعت در ناحیه پین ها تا ده برابر افزایش یافته است که باعث انتقال بیشتر اکسیژن به لایه کاتالیست شده و به دلیل توزیع و شکل مناسب پین ها، توزیع یکنواخت اکسیژن و دانسیته توان را در پی دارد.