این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
مهندسی مکانیک مدرس، جلد ۱۷، شماره ۲، صفحات ۱۰-۱۸
عنوان فارسی مدل‌سازی میکروسکوپی لایه‌ی کاتالیزور کاتدی پیل سوختی غشایی به‌منظور بررسی عامل پیچ و خم و ضریب نفوذ مؤثر
چکیده فارسی مقاله با توجه به اهمیت تأثیر شکل ساختاری و میزان حد اشباع لایه‌ی کاتالیزور کاتدی بر عملکرد پیل سوختی غشایی یک مدل میکروسکوپی به‌منظور شبیه‌سازی فرایندهای انتقال در این لایه ارائه می‌گردد. براساس این مدل، عامل پیچ و خم و ضریب نفوذ مؤثر لایه‌ی کاتالیزور با ضرایب تخلخل و حد اشباع‌های متفاوت به‌دست آمد. نحوه‌ی توزیع آب از حل معادلات جریان دوفازی با استفاده از روش حجم سیال حاصل گردید. در این تحقیق، ساختار لایه‌ی کاتالیزور با بهره‌گیری از فرض وجود آگلومره‌های کربنی به-صورت دایره‌ و کره‌های هم‌اندازه به‌ترتیب در محیط‌های دوبعدی و سه‌بعدی ایجاد گردید. برای قرارگیری آگلومره‌ها در سیستم از یک الگوریتم ترتیبی استفاده شد. مقایسه-ای بین نتایج به‌دست آمده از میدان حل دوبعدی و سه‌بعدی انجام گردید. به‌علت عامل پیچ و خم بیشتر محیط دوبعدی از محیط سه‌بعدی، مقدار کمتری برای ضریب نفوذ مؤثر محیط دوبعدی به‌دست آمد. با این حال، ملاحظه گردید که منحنی تغییرات نتایج بر حسب ضریب تخلخل تقریباً یکسان است. ضریب نفوذ مؤثر لایه‌ی کاتالیزور با ضرایب تخلخل و حد اشباع‌های مختلف به‌دست آمد. با توجه به نتایج، افزایش حد اشباع باعث کاهش ضریب نفوذ مؤثر می‌شود که این امر به علت بسته شدن مسیرهای عبور گاز توسط آب موجود در سیستم است. همچنین، کاهش ضریب تخلخل باعث کاهش ضریب نفوذ مؤثر لایه‌ی کاتالیزور می‌گردد که این امر به‌علت افزایش عامل پیچ و خم است. کاهش ضریب نفوذ مؤثر اکسیژن در لایه‌ی کاتالیزور کاتدی باعث کاهش غلظت اکسیژن موجود در محل واکنش الکتروشیمیایی و در نتیجه موجب افت کارایی پیل سوختی غشایی می‌گردد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله
عنوان انگلیسی Pore Scale Modelling of Cathode Catalyst Layer of PEM Fuel Cell to Investigate the Tortuosity and Effective Diffusivity
چکیده انگلیسی مقاله According to the significant effect of the structure and saturation of cathode catalyst layer (CCL) on the operation of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), a pore scale model is presented to simulate the transport processes in CCL. Using this model, the tortuosity and macroscopic effective diffusivity of CCL with different porosities and saturation levels were obtained. The water distribution was obtained by solving two-phase flow equations using volume of fluid (VOF) method. The structure of CCL was reconstructed by assuming agglomerates as equally-sized circles and spheres in two-and three-dimensional domains, respectively. A sequential algorithm was used to determine the location of agglomerates in the computational domain with specific overlap. A comparison was made between the results obtained for three- and two-dimensional domains which showed 2D assumption results in an overestimating on effective diffusivity. However, the variation trend of effective diffusivity versus porosity was about the same. According to the results, due to the blocking effect of water presence in CCL, the increase of saturation causes less available pathways for gas to diffuse. Therefore, the effective diffusivity decreases by the increase of saturation level. Moreover, the decrease of porosity leads to the increase of tortuosity which results in lower pathways for gas to diffuse into the domain and hence less effective diffusivity was obtained. The decrease of oxygen effective diffusivity of CCL causes a lack of oxygen concentration at the electrochemical reaction sites and leads to the decrease of the PEMFC performance.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله
نویسندگان مقاله حسین فتحی |
دانشجوی دکترا

سید حسین منصوری | seyed hossein
عضو هیئت علمی

امیر ریوف |
عضور هیئت علمی

نشانی اینترنتی http://mme.modares.ac.ir/article_16100_17212badb64254998fd601cb885399ea.pdf
فایل مقاله اشکال در دسترسی به فایل - ./files/site1/rds_journals/1256/article-1256-322291.pdf
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات