TY - JOUR ID - 37269 TI - مدل سازی و شبیه سازی سه بعدی پیل سوختی غشای پلیمری دمابالا با ترکیب نوین بر پایه ترکیب مایع های یونی دی کاتیونی و پلی بنزیمیدازول JO - نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران JA - NSMSI LA - fa SN - 1022-7768 AU - امیدی بی بالانی, ایمان AU - ایرانشاهی, داوود AU - هوشیاری, خدیجه AU - جوانبخت, مهران AU - مرادی, مرتضی AD - دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران AD - دانشکده شیمی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران AD - گروه شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران- پژوهشکده انرژی های تجدیدپذیر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران AD - گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران Y1 - 2021 PY - 2021 VL - 40 IS - 3 SP - 187 EP - 199 KW - پیل سوختی غشای پلیمری KW - شبیه‌سازی سه‌بعدی KW - غشای PPDC64 KW - روش المان محدود KW - مایع های یونی دی کاتیونی DO - N2 - در این مطالعه، مدلی سه‌بعدی و پایا برای غشای نوین هدایت پروتون شامل مایع­ های یونی دی کاتیونی که مناسب پیل­ های سوختی پلیمری دمابالا در محیط بی‌آب بوده، ارایه‌شده است. برای توسعه چنین مدلی پس از تهیه مدل هندسی سه­ بعدی و شبکه­ بندی آن، معادله­ های مومنتوم، جرم و بار الکتریکی در ناحیه­ های گوناگون پیل شامل محیط­ های متخلخل الکترودها، کانال­ های گاز و محیط­ های جامد مانند جمع کننده‌های جریان، گسسته سازی شده و با در نظر گرفتن اتلاف ­های موجود در پیل و بر اساس منابع به ­دست ­آمده از مدل الکتریکی و الکتروشیمیایی حل شده است. همچنین واکنش‌های الکتروشیمیایی در سطح فعال آند و کاتد و انتقال یونی در الکترولیت لحاظ شده است. معادله ­ها با نرم‌افزار دینامیک سیالات محاسباتی و روش المان محدود در بازه 95/0 ـ 4/0 ولت با طول پله 05/0 حل شده­ اند. فرایند حل به‌صورت غیرخطی و روش نیوتن برای گسسته سازی معادله ­های دیفرانسیل جزئی با تلورانس 001/0 انجام‌گرفته است. تعداد 20640 شبکه‌بندی برای محاسبه­ های عددی صورت گرفته و تعداد تکرار 50 می‌باشد. آزمون نبود وابستگی شبیه‌سازی به مش بندی صورت گرفته که با اندازه­ های گوناگون مش­ ها، اختلاف نتیجه­ ها کم ­تر از 1% بوده که نبود وابستگی نتیجه ­ها به‌اندازه مش ­ها را تأیید می­ کند. سرانجام مقایسه نتیجه­ های به­ دست­ آمده با داده‌های تجربی با نمودار ولتاژ ـ چگالی جریان به‌عمل‌آمد. این منحنی تطابق بسیار خوبی (خطا کم­تر از 4%) را بین نتیجه­ های مدل ­سازی حاضر و داده‌های تجربی نشان داده که اعتبار این مطالعه را تأیید می­ کند. همچنین توزیع غلظت­ های واکنشگرها و فراورده ­ها در نقطه­ های گوناگون پیل محاسبه‌شده و تأثیر شرایط عملیاتی بر عملکرد پیل بررسی شده است و این مدل توانایی پیش‌بینی رفتار پیل سوختی غشای پلیمری دما بالا را در شرایط گوناگون عملیاتی دارا می‌باشد. UR - https://www.nsmsi.ir/article_37269.html L1 - https://www.nsmsi.ir/article_37269_d2e80b275bdb2837563e414e347581b8.pdf ER -