İki farklı boyuttaki MEÇ’in (Membran Elektrot Çiftinin) kullanıldığı, tek bir hücreden oluşan proton aktaran membran yakıt pilinin (PEMFC) ANSYS-FLUENT yardımı ile üç boyutlu sayısal analizi yapılmıştır. İki farklı kalınlıktaki MEÇ ile hazırlanan PEM yakıt pilinin sayısal analizi farklı çalışma koşullarında yapılmıştır. Birinci MEÇ’de difüzyon tabakası, katalizör tabakası ve membran kalınlıkları sırasıyla, 0,400 mm, 0,005 mm ve 0,035 mm olarak belirlenmiştir. İkinci MEÇ için bu kalınlıklar 0,300 mm, 0.050 mm. ve 0,125 mm olarak kabul edilip sayısal çözümler alınmıştır. Bu iki MEÇ kullanılarak polarizasyon eğrileri elde edilip karşılaştırılmıştır. İnce bir katalizör tabakası kalınlığına sahip MEÇ-1 için elde edilen çözümler neticesinde konsantrasyon kayıplarının olduğu kısım polarizasyon eğrisinde görülebilmektedir. MEÇ-1 ile hazırlanan yakıt pili modelinin çözümünden elde edilen akım yoğunluğu değerleri MEÇ-2 ile hazırlanan duruma göre daha iyi çıkmıştır. PEM yakıt pili modeli için çalışma basıncının akım yoğunluğuna etkileri bu iki farklı kalınlıktaki MEÇ (MEÇ-1 ve MEÇ-2) kullanılarak analiz edilmiştir. Çalışma basıncı 150 kPa, 200 kPa, 300kPa ve 400 kPa olarak belirlenip her bir basınç değerindeki polarizasyon eğrileri her iki MEÇ içinde grafikler halinde sunulmuştur. Bu problemin çözümü için, kütle, momentum, enerji, türler ve faz potansiyelinin korunumu dikkate alınmıştır. ANSYS FLUENT PEMFC modülünde yakıt pili içindeki elektrokimyasal eşitlikler, hidrojenin oksidasyonu ve oksijenin indirgenme hızına bağlı olarak çözülmüştür. Hidrojen ve oksijenin kütle kesri dağılımları ile ilgili sonuçlar, ana gaz akış yönünde iki boyutlu olarak sunulmuştur. Ayrıca hidrojenin kütle kesri değişimleri ana akışa dik kesitlerde (giriş, orta ve çıkış) alınan dağılımlarla iki boyutlu olarak incelenmiştir.
Three-dimensional numerical analysis was made with the help of ANSYS-FLUENT of the proton-transmitting membrane fuel battery (PEMFC) consisting of a single cell using two different sizes of MEC (Membran Electrot Couple). Numerical analysis of the PEM fuel battery prepared with two different thicknesses is done in different working conditions. The diffusion layer, the catalyst layer and membrane thickness are determined at 0.400 mm, 0.005 mm and 0.035 mm respectively. These thicknesses for the second MEC are 0.300 mm, 0.050 mm. And it was accepted as 0.125 mm and numerous solutions were taken. The polarization curves are compared with the polarization curves. The solutions obtained for MEC-1 with a thick catalytic layer can be seen in the polarization curve, where concentration losses occur. The current intensity values obtained from the solution of the fuel battery model prepared with MEÇ-1 were better than the condition prepared with MEÇ-2. The impact on the flow intensity of the work pressure for the PEM fuel battery model has been analyzed using the MEC (MEC-1 and MEC-2) of these two different thicknesses. Work pressure is determined as 150 kPa, 200 kPa, 300 kPa and 400 kPa, and polarization curves for each pressure value are presented in graphs within both MEI. To solve this problem, the preservation of the mass, momentum, energy, types and phase potential has been considered. The ANSYS FLUENT PEMFC module solves the electrochemical equations within the fuel battery depending on hydrogen oxidation and oxygen decrease rate. Results related to the mass distribution of hydrogen and oxygen are presented in two-dimensional direction in the direction of the main gas flow. Also, hydrogen’s mass shrinking changes have been studied in two dimensions with the distribution taken in straight shrinkings (input, middle and output) to the main flow.
Alan : Mimarlık, Planlama ve Tasarım; Mühendislik
Dergi Türü : Uluslararası
Benzer Makaleler | Yazar | # |
---|
Makale | Yazar | # |
---|