آنالیز مودال عددی و آزمایشگاهی پیل سوختی 400 وات

پیل سوختی پلیمری با توجه به وجود صفحات متعدد با هندسه و خواص مکانیکی متفاوت به عنوان یک سیستم با ساختار پیچیده در نظر گرفته می شود. شناخت این ساختار جهت طراحی پیل سوختی در برابر بارهای دینامیکی وارده مانند شوک و ارتعاش امری ضروری می باشد. در این مقاله، آزمون مودال پیل سوختی 400 وات که از 4 سلول تشکیل شده است انجام گردید و داده های آزمایشگاهی بدست آمده با نتایج شبیه سازی عددی مورد مقایسه قرار گرفت. پیل سوختی مورد نظر در جهات عرضی و طولی تحریک شده و نتایج خروجی سنسورها در چند نقطه ثبت گردید. سپس، با تفسیر نتایج در حوزه زمان و استفاده از روش پاسخ فاز، فرکانس طبیعی عرضی و طولی اول مدل استخراج گردید. نتایج آزمون نشان داد که فرکانس عرضی اول مدل 500 هرتز و فرکانس طولی اول حدود 2500 هرتز است. همچنین، مقایسه فرکانس های بدست آمده از آزمون و تحلیل عددی، اختلاف حداکثر 8 درصد را نشان می دهد. بنابراین، تحلیل عددی مدل با جزییات کافی می تواند به شکل مناسبی خواص ارتعاشی مدل واقعی را پوشش دهد. همچنین، نتایج نشان داد که با تغییر 45 درصدی خواص هندسی و مکانیکی غشا، فرکانس طبیعی پیل سوختی تقریبا 4% تغییر می بابد. حذف صفحات غشا علاوه بر کاهش تعداد المان های مدل منجر به کاهش قیود تماس نیز می گردد، به طوری که در پیل سوختی مورد نظر هزینه محاسباتی با حذف صفحات غشا در مدل عددی 17% کاهش یافته است.