این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
مهندسی مکانیک مدرس، جلد ۱۷، شماره ۹، صفحات ۵۵-۶۴
عنوان فارسی تحلیل خطا‌های ابعادی صفحات دوقطبی فلزی در تک سلول پیل سوختی پلیمری
چکیده فارسی مقاله توسعه‌ی فناوری پیل‌های سوختی پلیمری جهت تولید برق و حرارت در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته‌است. در میان اجزای اصلی پیل‌های سوختی پلیمری، صفحات دوقطبی تأثیر قابل توجهی بر هزینه‌ و کارایی سامانه دارند. صفحات دوقطبی فلزی شکل‌دهی شده با ورق‌های نازک، به دلیل مزایایی همچون هزینه‌، استحکام مکانیکی و چگالی توان مناسب به عنوان جایگزین صفحات مرسوم گرافیتی گسترش یافته‌اند. انعطاف‌پذیری این قطعات و برگشت فنری حین شکل‌دهی، خطاهای ابعادی را اجتناب‌ناپذیر می‌نماید و منجر به توزیع نامناسب فشار تماسی صفحات دوقطبی با لایه نفوذ گاز و افت کارایی پیل سوختی می‌گردد. افزایش بیش از حد دقت تولید صفحات دوقطبی موجب افزایش هزینه و کاهش قابلیت گسترش عمومی فناوری می‌شود. بنابراین، به‌منظور کاهش هزینه‌های غیرضروری، مدیریت طراحی و ساخت، بهبود کارایی و تدوین دانش فنی، تحلیل خطاهای ابعادی صفحات دوقطبی فلزی توسط روش اجزا محدود و شبیه‌سازی مونت‌کارلو انجام می‌گردد. ابتدا مدل تماس صفحه‌ی دوقطبی و لایه نفوذ گاز توسعه می‌یابد و ارتفاع کانال‌ها و دندانه‌های صفحه‌ی دوقطبی بصورت پارامتری با تغییرات تصادفی و توزیع نرمال خطای ابعادی مطرح می‌گردد. سپس، توزیع فشار روی لایه نفوذ گاز (Pave و Pstd) به ازای خطاهای ابعادی مختلف توسط شبیه‌سازی مونت‌کارلو به دست می‌آید. با افزایش مقدار تلرانس ابعادی از mm 015/0± تا mm 075/0±، میانگین فشار تماسی (Pave) 11% افت و انحراف معیار فشار تماسی (Pstd) تا بیش از 90% افزایش یافته‌است. یعنی توزیع مطلوب فشار لایه نفوذ گاز با افزایش خطای ابعادی کاهش می‌یابد و می‌توان تلرانس‌های ابعادی مناسب برای صفحات دوقطبی فلزی را مطابق نیازهای مهندسی تعیین نمود.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله
عنوان انگلیسی Analysis of dimensional errors for metallic bipolar plates in single PEM fuel cell
چکیده انگلیسی مقاله In recent years, development of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) has been considered to generate electricity and heat. Among main components of PEMFCs, bipolar plates (BPPs) have significant influence on cost and performance of the system. Metallic BPPs, formed using thin sheets, have been developed as alternative to conventional graphite plates because of advantages such as suitable cost, mechanical strength and power density. Flexibility of the sheets and spring back during forming process make dimensional errors inevitable and lead to inappropriate contact pressure distribution between BPPs and gas diffusion layer (GDL), resulting in decrease of fuel cell performance. Excessive accuracy in BPP production leads to increase the final cost and decrease the general usability of the technology. Therefore, to reduce unnecessary costs, managing design process and improving efficiency, analysis of BPP dimensional errors is done using finite element method and Monte Carlo simulation (MCS). First, contact model of the metallic BPP and GDL is developed and heights of each channel and each rib of BPP are fully parameterized due to stochastic variations of dimensional errors with normal distribution. Then, contact pressure distributions of GDL (Pave, Pstd) for different dimensional errors are obtained by MCSs. Increasing dimensional tolerance from 0.015 mm to 0.075 mm, average contact pressure (Pave) has decreased by 11% and standard deviation of contact pressure (Pstd) has increased up to 90%. Namely desirable distribution of GDL pressure is reduced by increasing the dimensional error and suitable dimensional tolerances for BPPs can be determined according to engineering requirements.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله
نویسندگان مقاله پویا پاشایی |
گروه پژوهشی پیل های سوختی پلیمری، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، مازندران، ایران
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل (Babol noshirvani university of technology)

محسن شاکری |
استاد دانشکده مهندسی مکانیک-دانشگاه صنعتی بابل

سلمان نوروزی |
دانشیار دانشگاه صنعتی بابل

نشانی اینترنتی http://mme.modares.ac.ir/article_17329_d13fcd71bc8beba37bd4e6ed03545b42.pdf
فایل مقاله اشکال در دسترسی به فایل - ./files/site1/rds_journals/1256/article-1256-427475.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