پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شمارهها | 697 |
| تعداد مقالات | 10,088 |
| تعداد مشاهده مقاله | 71,227,973 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 62,957,532 |
بررسی عددی عملکرد پیل سوختی پلیمری دو کاناله با جریان گاز ناهمسو | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| مقاله 4، دوره 16، شماره 53، تیر 1397، صفحه 39-51 اصل مقاله (2.03 M) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2017.5084. | ||
| نویسندگان | ||
| نیما احمدی* 1؛ عبدالرحمن دادوند1؛ ایرج میرزایی2؛ سجاد رضازاده1 | ||
| 1دانشگاه صنعتی ارومیه | ||
| 2دانشگاه ارومیه | ||
| تاریخ دریافت: 15 اردیبهشت 1393، تاریخ بازنگری: 15 اردیبهشت 1395، تاریخ پذیرش: 07 خرداد 1396 | ||
| چکیده | ||
| مدل سازی به طور وسیع در تحقیقات و کاربردهای صنعتی برای انتقال جرم و گرما درون کانال با ابعاد کوچک ، به منظور به دست آوردن درک بهتری از فرآیندهای اساسی قبل از ساخت نمونه اولیه برای بهینه سازی پیل سوختی استفاده می شود . در این مطالعه عددی مدل سه بعدی،دینامیک سیالات محاسباتی تک فازی برای کانال های جریان گاز و مجموعه الکترودو غشاء پلیمری ارائه شده است. مجموعه معادلات بقا، با استفاده از روش حجم محدود دینامیک سیالات محاسباتی ، حل عددی شده است. مدل حاضر , پدیدههای انتقال و عملکرد پیل را محاسبه می کند . علاوه بر این، در این مطالعه تاثیر معکوس کردن جهت جریان در سمت کاتدی بر عملکرد پیل های سوختی و توزیع گونه ها مورد برسی قرار گرفته است . نتایج هاکی از آن است چگالی جریان خروجی درپیل سوختی غشاء پلیمری با جریان گاز ناهمسو، کاهش یافته است و همچنین معکوس کردن جهت جریان توزیع گونههادرپیل را نیز تحت تاثیر قرار داده است. نظر به این که شار برگشتی آب از کاتد به آند وشار جرمی الکترو اسمزی به شدت به یکدیگر مرتبط بوده و همچنین برای تعیین هدایتیونی غشا موثر می باشند، محاسبه این دو شار بسیار مهم می باشد. دست آخر، نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی موجود اعتبار سنجی شده است . | ||
| کلیدواژهها | ||
| پیل سوختی پلیمری؛ ولتاژ؛ چگالی جریان؛ دینامیک سیالات محاسباتی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical investigation of counter flow polymer exchange membrane fuel cell with two channel | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Nima Ahmadi1؛ A D1؛ E M2؛ S R1 | ||
| 2uni | ||
| چکیده [English] | ||
| Modeling and simulation for heat and mass transport in micro channel are being used extensively in researches and industrial applications to gain better understanding of the fundamental processes and to optimize fuel cell designs before building a prototype. In this study, a full numerical, three-dimensional, single phase computational fluid dynamics (CFD) model of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) with both the gas distribution flow channels and the Membrane Electrode Assembly (MEA) has been developed. A single set of conservation equations are developed and numerically solved using a finite volume based CFD technique. The present simulated single straight channel PEMFC model, accounts the major transport phenomena and the performance. Additionally, the effect of inversing the flow direction at cathode side (counter flow PEMFC) has been investigated on the fuel cell performance and species distribution. The results showed that, in the with the counter flow channels, the output current density has been decreased and also the kind of species distributions has been influenced by this phenomenon. It is very important to model the back diffusion and electro-osmotic mass flux accurately since the two fluxes was closely correlated each other and greatly influenced for determination of ionic conductivity of the membrane which directly affects the performance of fuel cell. Finally, the numerical results validated by available experimental data. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Polymer Exchange Membrane Fuel cell, Voltage, Current density, CFD | ||
| مراجع | ||
|
[1] Ahmadi, Nima, Sajad Rezazadeh, and Iraj Mirzaee. "Study the Effect of Various Operating Parameters of Proton Exchange Membrane." Periodica Polytechnica Chemical Engineering (2015).
[2]T.V. Nguyen, Modeling two-phase flow in the porous electrodes of proton exchange membrane fuel cells using the interdigitated flow fields, Presented at the 195th Meeting of Electrochemical Society, 4–7 May (1999) Seattle. [3] Muhammet Samet Kilic, Seyda Korkut, Baki Hazer, Electrical Energy Generation from a Novel Polypropylene Grafted Polyethylene Glycol Based Enzymatic Fuel Cell, Analytical Letters. 47 (6) (2014) 983–995. [4] M. Grujicic, K.M. Chittajallu, Design and optimization of polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells, Applied Surface Science 227 (2004) 56–72. [5] Xing, Xiu Qing, et al. "Optimization of assembly clamping pressure on performance of proton-exchange membrane fuel cells." Journal of Power Sources 195.1 (2010): 62-68.
[6] Chang, W. R., et al. "Effect of clamping pressure on the performance of a PEM fuel cell." Journal of Power Sources 166.1 (2007): 149-154.
[7] Moreno, Nayibe Guerrero, et al. "Approaches to polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) and their cost." Renewable and Sustainable Energy Reviews 52 (2015): 897-906.
[8]J.C. Amphlett, R.M. Baumert, R.F. Mann, B.A. Peppley, P.R.Roberge, T.J. Harris, Performance modeling of the Ballard Mark IV solid polymer electrolyte fuel cell. I. Mechanistic model development J. Electrochem. Soc. 142 (1995) 9-15. [9] Werner, Claudia, Lucas Busemeyer, and Josef Kallo. "The impact of operating parameters and system architecture on the water management of a multifunctional PEMFC system." International Journal of Hydrogen Energy (2015).
[10] Kwon, Oh-Jung, et al. "A study of numerical analysis for PEMFC using a multiphysics program and statistical method." International Journal of Hydrogen Energy (2015).
[11] Lee, Dongyoung, et al. "Gasket-integrated carbon/silicone elastomer composite bipolar plate for high-temperature PEMFC." Composite Structures 128 (2015): 284-290.
[12] F.A. Uribe, S. Gottesfeld, T.A. Zawodzinski, Effect of ammonia as potential fuel impurity on proton exchange membrane fuel cell performance. J. Electrochem. Soc.149 (2002) A293-A296. [13] E.A. Ticianelli, C.R. Derouin, S. Srinivasan, Localization of platinum in low catalyst loading electrodes to attain high power densities in SPE fuel cells. J. Electro anal. Chem. 251 (1988) 275–295. [14] K.Z. Yao, K. Karan, K.B. McAuley, P. Oosthuizen, B. Peppley, T. Xie, A review of mathematical models for hydrogen and direct methanol polymer electrolyte membrane fuel cells, Fuel Cells 4 (1/2) (2004) 3–29. [15] D. Natarajan, T.V. Nguyen, A two-dimensional, two-phase, multi component, transient model for the cathode of a proton exchange membrane fuel cell using conventional gas distributors, J. Electrochem.Soc. 148 (12) (2001) A1324–A1335. [16] G. Lin, T.V. Nguyen, A two-dimensional two-phase model of a PEM fuel cell, J. Electrochem. Soc. 153 (2006) A372–A382. [17] K.W. Lum, J.J. McGuirk, Three-dimensional model of a complete polymer electrolyte membrane fuel cell – model formulation, validation and parametric studies, J. Power Source. 143 (2005) 103–124. [18] D.H. Ahmed, H.J. Sung, Effects of channel geometrical configuration and shoulder width on PEMFC performance at high current density. J. Power Source. 162 (2006) 327–339. [19]S.Majidifar,I.Mirzaei,S.Rezazadeh,P.Mohajeri,H.Oryani ,Effect of Gas Channel Geometry on Performance of PEM Fuel Cells. AJBAS, 5(5) (2011) 943-954. [20] Nader Pourmahmoud, Sajad Rezazadeh, Iraj Mirzaee, vahid heidarpoor, Three-dimensional numerical analysis of proton exchange membrane fuel cell. JMST.25 (10) (2011) 2665~2673. [21] N. Ahmadi, N. Pourmahmoud, I. Mirzaee, S. Rezazadeh, Three-Dimensional Computational Fluid Dynamic Study of Effect of Different Channel and Shoulder Geometries on Cell Performance. AJBAS, 5(12): 541-556, 2011. [22] N. Ahmadi, S. Rezazadeh, I. Mirzaee, N. Pourmahmoud, Three-dimensional computational fluid dynamic analysis of the conventional PEM fuel cell and investigation of prominent gas diffusion layers effect. JMST, 26 (8) (2012) 1-11. [23] D.H. Ahmed, H.J. Sung , Design of a deflected membrane electrode assembly for PEMFCs. Int. J. Heat and Mass Transfer 51 (2008) 5443–5453. [24] V. Garau, H. Liu, and S. Kakac,Two-dimensional model for proton exchange membrane fuel cells, AIChE J. 44(11) (1998) 2410-2422. [25] R.E. Meredith and C.W. Tobias, in “Advances in Electrochemistry and Electrochemical Engineering 2”, (Tobias,C.W., ed., Interscience Publishers, New York, 1960).
[26] R. Byron Bird, Warren E. Stewart, and Edwin N.Lightfoot, in “Transport Phenomena” (John Wiley & Sons, Inc, 1960) [27] T.E. Springer, T.A. Zawodzinski, and S. Gottesfeld, Polymer Electrolyte Fuel Cell Model J.Electrochem. Soc. 138 (1991) 2334-2342. [28]A.A. Kuklikovsky, Quasi-3D Modeling of Water Transport in Polymer Electrolyte Fuel Cells, J. Electrochem. Soc. 150(11) (2003) A1432-A1439. [29]R.E. Meredith and C.W. Tobias, in “Advances in Electrochemistry and Electrochemical Engineering 2”, (Tobias, C.W., ed., Interscience Publishers, New York, 1960). [30] S.W. Yeo and A. Eisenberg, Physical properties and supermolecular structure of perfluorinated ion-containing (nafion) polymers, J. Appl. Polym. Sci. 21 (1977) 875-898. [31] T. E. Springer, T. A. Zawodinski, and S. Gottesfeld, Polymer Electrolyte Fuel Cell Model, J. Electrochem. Soc., 136, (1991) 2334-2342. [32L. Wang, A. Husar, T. Zhou, and H. Liu, A parameteric study of PEM fuel cell performances, J. Hydrog. Energy, 28 (2003) 1263-1272. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,378 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 526 |
||