1
تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 13114 ـ 16846
2
تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران، پژوهشکده سبز، آزمایشگاه پیل سوختی، صندوق پستی 13114 ـ 16846
چکیده
واکنش احیای اکسیژن در سمت کاتد پیلهای سوختنی غشا تبادل پروتون واکنشی کند است و بیش تر تلفات به این بخش از پیل مربوط میشود. به علت فرایندهای محدودکننده بسیاری که در این لایه واکنش رخ میدهد، مدل کردن این لایه اهمیت به سزایی دارد. مدل ارایه شده مدلی دوبعدی ـ دوفازی است که در آن کانال عبوری جریان، لایهی نفوذ گازی، لایهی ماکروحفره ها و لایهی کاتالیست مدنظر قرار گرفته است. غلظت اجزای گازی، درصد اشباع آب مایع در طول کاتد و پتانسیل محلی یونومر در لایهی کاتالیست با استفاده از حل معادله های مربوطه توسط نرمافزار متلب (Matlab) در تمام نقاط محاسبه شده است. پس از مقایسهی نتیجه های به دست آمده از مدل و دادههای آزمایشگاهی، تأثیر پارامترهای طراحی شامل میزان بارگذاری پلاتین، ضخامت لایه کاتالیست و کسر وزنی یونومر، برای رسیدن به بیش ترین جریان تولیدی بررسی شد. در ولتاژهای بالا مقدارهای بهینه برای میزان بارگذاری پلاتین، ضخامت لایه کاتالیست و کسر وزنی یونومر به ترتیب mg/cm2 9/0, µm 15 و 55% و در ولتاژهای پایین مقدارها به ترتیب mg/cm25/0,µm 30 و 45% وزنی گزارش شد.
[8] Weisbrod K.R., Grot S.A., Vanderborgh N.E., Through the Electrode Model of a Proton Exchange Membrane Fuel Cell, In: "Proceedings of the First International Symposium on Proton Conducting Membrane Fuel Cells", S. Gottesfeld editor, New Jersey, The Electrochemical Society Proceedings, 95-23: 152-66 (1995).