شبیه سازی، ساخت و آزمایش پیل سوختی غشای پلیمری با صفحات انتهایی شفاف

در این پژوهش، مراحل طراحی و ساخت یک دستگاه پیل سوختی غشای پلیمری شفاف با هدف فراهم ساختن امکان مشاهده و مطالعه پدیده طغیان در کانال های جریان دو سمت آند و کاتد با استفاده از تکنیک عکس برداری مستقیم، شرح داده شده است. در طراحی پیل ابتدا چالش های پیش روی ساخت شناسایی و در ادامه پیل طراحی شده شبیه سازی گردیده است. در گام نخست طراحی، ضمن بیان ضوابط و محدودیت های تکنیکی ساخت این دسته از پیل های سوختی، راهکارهای اجرایی در راستای غلبه بر این چالش ها ارایه و بر مبنای آن ها جنس و پارامترهای ابعادی کلیه قطعات تعیین گردیده است. در مرحله دوم طراحی، عملکرد پیل بصورت پایا و دوفازی در نرم افزار انسیس فلوینت شبیه سازی و منحنی قطبیت استخراج شده است. پس از ساخت قطعات، شرح کامل مراحل راه اندازی پیل بیان گردیده است. در مرحله راه اندازی، بدلیل تاثیر گشتاور پیچشی پیچ ها بر نشتی، طول عمر و عملکرد پیل، این پارامتر به کمک منحنی قطبیت بهینه سازی شده است. نتایج حاصل بیانگر مقدار گشتاور پیچشی بهینه برابر برای هر پیچ در پیل ساخته شده می باشد. در ادامه به منظور صحت سنجی مدل عددی، در شرایط عملیاتی مشابه، نمودار قطبیت آن با نمودار قطبیت پیل ساخته شده مورد مقایسه قرار گرفت. خطای %87/6 این مقایسه نشان دهنده دقت مناسب روش عددی است. در انتها نیز از کانال های جریان سمت کاتد عکس برداری صورت پذیرفت و با استفاده از روش پردازش تصویر، آب انباشته شده در کانال های جریان شناسایی گردید.