بررسی تاثیر مانع در کانال کاتد بر توزیع دمای پیل سوختی غشا پلیمری

مدیریت گرما در پیل سوختی غشا پلیمری برای افزایش نرخ واکنش ها، جلوگیری از تشکیل نقاط داغ، جلوگیری از خشک شدگی غشا ضروری است. در پیل سوختی غشا پلیمری با محدودیت در جهت های افزایش و کاهش دما مواجه می باشیم. میدان جریان بر انتقال جرم و گرما و به طبع آن بر چگالی جریان تاثیر می گذارد و طراحی مناسب میدان منجر به بهبود عملکرد پیل می شود. کانال های جریان موازی همراه با مانع می توانند انتقال واکنش دهنده ها به لایه کاتالیست را افزایش داده و باعث کاهش بیشینه دما، توزیع یکنواخت دما و بهبود عملکرد پیل شوند. در این مقاله به مدل سازی عددی، سه بعدی و دوفازی پیل با کانال های همراه با مانع پرداخته شده و عملکرد الکتروشیمیایی و گرمایی آن با پیل با کانال های موازی ساده مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که افزودن مانع باعث بهبود انتقال جرم از کانال ها به سمت لایه پخش گاز شده و از این رو نرخ واکنش در پیل افزایش یافته و منجر به بهبود عملکرد پیل می شوند. همچنین، وجود مانع باعث می شود بیشینه دمای پیل بیشتر از 1 کلوین کاهش یابد و توزیع دما یکنواخت تر شود.