بررسی ساختاری مدل توده ای کاتالیست کاتد و مقایسه آن با مدل هموژن در پیل سوختی پلیمری

کاتالیست یکی از اجزای مهم پیل سوختی است که مدل سازی و بهینه سازی آن تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی عملکرد و قیمت پیل سوختی پلیمری دارد. علی رغم موفقیت هایی که در دو دهه گذشته در جهت افزایش عملکرد پیل سوختی بدست آمده است ولی هنوز واکنش کند اکسیژن در لایه کاتالیست کاتد و محدودیت های انتقال جرم از عوامل اصلی کاهش راندمان و عملکرد پیل سوختی پلیمری محسوب می شوند. هدف از این مقاله مدل سازی لایه کاتالیست کاتد پیل سوختی پلیمری به دو صورت هموژن و توده ای و مقایسه آن ها با هم است. معادلات حاکم شامل معادله نفوذ اکسیژن، معادله نرخ انجام واکنش های الکتروشیمیایی، معادلات انتقال پروتون و الکترون و معادلات کمکی هستند که توسط نرم افزار متلب حل شده و با داده های آزمایشگاهی و عددی موجود در مقالات اعتبارسنجی شده اند. نتایج نشان می دهند که در یک ضریب تخلخل ثابت، با افزایش شعاع توده ها و ضخامت یونیمر اطراف آن ها ، افت فعال سازی افزایش و غلظت اکسیژن در محل های واکنش کاهش می یابند که این منجر به افت منحنی عملکرد پیل سوختی می شود. همچنین با کاهش هرچه بیشتر شعاع توده ها ساختار مدل توده ای بسمت مدل هموژن میل کرده و منحنی عملکرد پیل سوختی بر مبنای مدل توده ای به سمت منحنی عملکرد پیل سوختی بر مبنای مدل هموژن میل می کند.