مدلسازي انتقال جرم اكسيژن و بخار آب در لايه ي نفوذ گاز يك پيل سوختي پليمري

لايه نفوذ گاز سمت كاتد در يك پيل پليمري مديريت آب داخل پيل را بر عهده دارد. غشاء پليمري اين پيل براي هدايت پروتون بايد مرطوب باشد بنابراين خروج بيش از حد آب از پيل موجب خشكي غشاء و افت كارايي پيل مي-شود. از سوي ديگر، عدم خروج آب كافي نيز پر شدن سطح فعال لايه كاتاليست و افت كارايي پيل را به همراه دارد. ساختار لايه نفوذ به شدت نحوه مديريت آب داخل پيل را تحت تاثير قرار مي دهد. در اين مقاله فرايند انتقال جرم اكسيژن و آب در فاز گازي بصورت يك بعدي مدلسازي شده و تاثير ميزان تخلل لايه نفوذ بر غلظت اكسيژن و آب در سطح لايه كاتاليست كاتد بررسي شده است. به دليل وجود مقاومت هاي نفوذي ناشي از ساختار متخلل لايه نفوذ و وجود مولكول هاي آب، غلظت اكسيژن در طول لايه نفوذ از سمت كانال هاي جريان به سمت لايه كاتاليست كاهش مي يابد. همچنين به دليل توليد آب در سطح كاتد، غلظت آب در اين قسمت بيشتر است كه به تدريج در طول لايه نفوذ به سمت كانال هاي جريان از غلظت آن كاسته مي شود. بر اساس نتايج حاصله، با افزايش ميزان تخلل لايه نفوذ، غلظت اكسيژن در سطح لايه كاتاليست كاتد افزايش و غلظت بخار آب كاهش مي يابد كه اين امر مي تواند كارايي پيل را بهبود بخشد.