شبیه سازی پیل سوختی غشا پلیمری (PEMFC)

شبیه سازی پیل سوختی غشا پلیمری (PEMFC)

پیل های سوختی مبدل هایی شیمیایی هستند که به کمک واکنش­های شیمیایی و ترکیب مستقیم بین سوخت و اکسیدکننده، انرژی الکتریکی با بازدهی بالا تولید می‎‎‎‎کنند. این تولید مستقیم الکتریسیته می تواند به عنوان جایگزینی مناسب برای چرخه کارنو جهت تبدیل انرژی شیمیایی حاصل از سوخت به  الکتریسیته ‎‎باشد. در این مطلب نحوه شبیه سازی یکی از اقسام این پیل ها با نام پیل سوختی پلیمیری (PEMFC) در نرم افزار فلوئنت بررسی خواهد شد.

در پیل‌سوختی پلیمری سوخت مورد استفاده هیدروژن می‌باشد. ملکول هیدروژن در آند به یونهای پروتون و الکترون یونیزه شده، الکترون‌های آنها جدا می‌شود. یون‌های هیدروژن که شامل بار مثبت هستند (پروتون) به یک سطح غشاء خلل دار نفوذ می‌کنند و به سمت کاتد می‌روند. الکترون‌های جدا شده نمی‌توانند از این غشاء عبور کنند بلکه از یک مدار خارجی عبور کرده و موجب تولید برق می‌شوند. در کاتد الکترون‌ها، پروتون‌های هیدروژن و اکسیژن موجود در هوا با هم ترکیب می شوند و آب را تشکیل می‌دهند.واکنش‌ها در الکترودها به شرح ذیل می باشند:

واکنش آند
2H2 => 4H+ + 4e

واکنش کاتد
O2 + 4H+ + 4e=> 2 H2O

واکنش کلی پیل
2H2 + O2 => 2H2O

تعریف مساله

در این مساله یک پیل سوختی تک ردیفه جریان مخالف با ابعاد 2.4*2.88*125 میلی متر به عنوان بخشی از یک پیل بزرگتر مدل شده است. تمام شبیه سازی های انجام شده در نرم افزار فلوئنت می باشد.

PEMFC_1 PEMFC_2

شایان ذکر است که مدل PEMFC مورد نیاز برای تحلیل این مساله به طور پیش فرض در تب Model نرم افزار فلوئنت وجود نداشته و بایستی به صورت افزونه به مدل های پیش فرض اضافه گردد.

PEMFC_3

این مدل علاوه بر خروجی های رایج نرم افزار، اطلاعات جزئی در مورد توزیع جریان و ولتاژ در بخش های رسانای دامنه مورد تحلیل را نیز در اختیار قرار خواهد داد.

دانلود پروژه

برای دانلود این پروژه به این لینک مراجعه نمایید.








 

عضویت در خبرنامه سایت

اگر می‌خواهید از آخرین و محبوب‌ترین مطالب ما در ایمیل خود مطلع شوید، همین الان ایمیل خود را در کادر زیر وارد کنید:

 

ارسال یک دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *