مدلسازی جریان دوفازی در لایه نفوذ گاز کاتد پیل سوختی پلیمری

در لایه نفوذ گاز کاتد پیل سوختی پلیمری، علاوه بر هوا، آب هم بصورت مایع و هم بصورت گاز جریان دارد. تماس دو فاز مایع و گاز از یک سو و تبادل جرم میان این دوفاز از سوی دیگر، بر پارامترهای اصلی جریان دوفازی و در نتیجه عملکرد پیل سوختی پلیمری اثر می گذارد. در این مقاله ضمن بررسی اثر تماس دوفاز و تبادل جرم میان آنها، پارامترهای اصلی جریان دوفازی از جمله فشار مویینگی، میزان اشباع، غلظت مولی گونه های گازی، سرعت مخلوط گازها، سرعت آب و غیره استخراج شده است. این درحالی است که در مدلهای رایج، عموما به مقدار آب وارد شده از غشا مقداری فرضی را نسبت می دهند. نتایج نشان می دهد که کاهش رطوبت نسبی هوای ورودی به کاتد سبب افزایش نرخ تبخیر و درنتیجه افزایش سهم بخار آب در تخلیه آب لایه نفوذ گاز می شود که به تبع آن سرعت آب مایع، گرادیان فشار مویینگی و گرادیان اشباع کاهش می یابد. افزایش دمای عملکرد پیل سوختی نیز سبب افزایش ظرفیت هوای کاتد برای جذب بخار آب می شود، لذا این افزایش دما سبب افزایش نرخ تبخیر و کاهش سرعت توده گاز و در نتیجه کاهش گرادیان فشارگاز می شود.