بررسي پارامترهاي تاثيرگذار بر روي بازدهي پيل سوختي بر اساس معيار آب‌بندي

Investigation of Parameters on the Efficiency of the Fuel cell Based on the Principles of Sealing

يكي از پارامترهاي تأثيرگذار در بازدهي پيل سوختي مقدار تنش فشاري اعمالي از طرف صفحه دوقطبي بر روي لايه نفوذ گاز بوده كه بر مقاومت الكتريكي بين دو صفحه تأثيرگذار است. توزيع و مقدار تنش روي لايه نفوذ گاز به پارامترهاي طراحي و مونتاژ پيل سوختي بستگي دارد. در اين پژوهش تأثير پارامترهايي همچون نيروي گير ه بندي، عمق كانال قرارگيري واشر و ضخامت صفحات انتهايي بر مقدار و توزيع تنش فشاري لايه نفوذ گاز مورد بررسي قرار گرفت. با كاهش نيروي گير ه بندي مقدار تغيير شكل صفحه انتهايي كمتر و توزيع تنش بر روي لايه نفوذ گاز يكنواخت تر مي شود اما تنش روي لايه نفوذ گاز كاهش و احتمال نشتي افزايش مي يابد. با توجه به اين موضوع، براي جلوگيري از نشتي حداقل تنش بر روي واشر به دست آمده و ديگر پارامترها طوري انتخاب شوند كه در حداقل نيروي گيره بندي، اين حداقل تنش براي آب بندي تأمين گردد. حداقل تنش بر روي واشر با توجه به تست انجام شده برابر با 2 MPa به دست آمد. با توجه به اطلاعات شركت سازنده لايه نفوذ گاز، بيشترين بازدهي در تنش فشار 1 MPa بر روي لايه نفوذ گاز است، با انجام شبيه ساز ي هاي مختلف و بررسي پارامترها نتايج مورد مقايسه قرار گرفت. با استفاده از شبكه عصبي و الگوريتم بهينه سازي زنبورها مقدار بهينه پارامترها براي توزيع تنش يكنواخت با حداقل وزن پيل سوختي به دست آمد.

One of the major parameters which affects fuel cell performance is the ohmic loss due to electrical resistance among fuel cell components. Assembly and design parameters affect the pressure distribution on gas diffusion layer. In this study, the influence of effective parameters such as the amount of clamping force, sealant groove depth and the thickness of end plate on the uniform pressure distribution over gas diffusion layer were investigated. By decreasing clamping force, the amount of end plate deformation decreases and uniform pressure distribution on gas diffusion layer increases. By reducing pressure on the gas diffusion layer, the possibility of leakage increases. By using an experimental sealing test, the minimum compression stress over washer for no leakage condition was achieved to be 2 MPa. According to the gas diffusion layer manufacturer, the most efficiency was achieved in 1 MPa compressive stress. Furthermore, the influence of effective parameters on the uniform pressure distribution over gas diffusion layer was examined and discussed. Finally, optimum parameters were obtained using radial basis function neural network and Bee algorithm.