مدلسازي واكنش و توزيع آب در لايه ي كاتاليستي كاتد پيل سوختي PEM

يك مدل دوبعدي، غيرهمدما، دوفازي و يكنواخت از كاتد لايه كاتاليستي متخلخل پيل سوختي غشاي تبادلگرپروتون 1PEM مورد بررسي قرار گرفت. از معادلات نفوذ چندجزئي براي انتقاال گازها و از معادله دارسي براي جريان موئينه آب مايع در محيط متخلخل لايهي كاتاليستي كاتد پيل ساوختي PEM استفاده شد در پيل هاي سوختي PEM ، آب توليددد به دو صورت بخار و مايع ميباشد. ميزان توزيع هر يك از دو فاز بخار و مايع در لايههاي مختلف پيل، اثر بسيار زيادي بر عملكرد، راندمان و عمر پيل سوختي دارد . يكي از مسائل اساسي و مهم در عملكرد پيل سوختي، مسئلهي توزيع آب مايع در نواحي متخلخل ميباشد. عواملي كه باعث افزايش حركت آب مايع ميشوند؛ مانند افزايش دما، كاهش نفوذپذيري و افزايش تخلخل؛ موجب بهبود عملكرد پيل سوختي خواهند شد. در اين مقاله مدلي براي لايهي كاتاليستي كاتد ارائه شده است كه در آن ميتوان با دادن اطلاعات مربوط به لايههاي ديگر به صورت درايط مرزي لايهي كاتاليستي، توزيع آب، اجزاي گازي و دما را بدست آورد. نتايج توزيع اشباعيت حاصل از اين مدلسازي سازگاري نسبتاً خوبي با اطلاعات تجربي دارد . در اين مدل نفوذ چندجزئي اجزاء، انتقال حرارت هم براي ماتريس جامد و هم سيال، تغيير فاز و انتقاال آب مايع مورد بررسي قرار گرفت و درنهايت اثر پارامترهاي مختلف روي ميزان سطح اشباعيت آب مايع موجود درلايه ي كاتاليستي ازجمله اثرات دما دانسيته جريان، نفوذپذيري و ... ارزيابي دد