بررسی تأثیر حضور آلایندههای سوخت آند بر عملکرد پیل سوختی غشاء پلیمری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

2 صنعتی امیرکبیر*مهندسی مکانیک

3 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیر کبیر

چکیده

در این پژوهش، شبیهسازی جریان تکفاز و دوفاز، همدما، گذرا و در حالت دوبعدی برای سمت آند پیل سوختی غشاء پلیمری صورت گرفته است. در این تحقیق، ابتدا اثر ورود مونواکسید کربن به همراه هیدروژن ورودی به آند بر عملکرد پیل سوختی بهصورت پایا موردبررسی قرارگرفته است. سپس رفتار گذرای پیل سوختی تحت مسمومیت CO و تأثیر تزریق هوا به هیدروژن بر میزان بازگشت چگالی جریان ازدسترفته بررسی شده است. بهمنظور اعتبارسنجی مدل، نتایج عددی بهدستآمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدهاند و تطابق قابل قبولی مشاهدهشده است. بر اساس نتایج، حتی در غلظتهای بسیار کم CO نیز چگالی جریان بهشدت کاهش مییابد )کاهش حدود 70 % چگالی جریان در غلظت ppm 10 در حدود 30 دقیقه(. تزریق مقدار کمی هوا به هیدروژن ورودی منجر به بازگشت سریع چگالی جریان ازدسترفته میگردد )بازگشت حدود 00 % چگالی جریان اولیه در مدت 2 دقیقه در اثر تزریق 5% هوا در غلظت ppm 53 (. افزودن درصد هوای بالاتر تنها منجر به بهبود ناچیزی در عملکرد پیل سوختی میگردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of anode fuel contaminants on the performance of PEMFC

نویسندگان [English]

  • abbas moradi bilondi 1
  • Mohammad J. Kermani 2
  • hadi heidary 1
  • Mohammadmahdi abdollahzadehsangroudi 3
1 Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), 424 Hafez Ave., Tehran, Iran, P. Code 15875-4413
2 Department of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), 424 Hafez Ave., Tehran, Iran, P. Code 15875-4413
3 Department of mechanical engineering, Amirkabir university of technology
چکیده [English]

In the present work, a two-dimensional, transient, isothermal, single-phase and two-phase, multicomponent transport model is considered for the anode-side electrode of a PEMFC. The steady-state effects of introducing the CO-contaminated hydrogen on the cell performance were investigated. Then, the dynamic behavior of a PEMFC under CO-poisoning and the effects of air bleeding on the recovery of the output current density were investigated. The numerical results of model were compared and validated with experimental results. The results indicated that even using a low CO concentration, lead to significant degradation of the fuel cell current density (about 70% of the output current was lost within 30 min when the hydrogen is pre-mixed with 10 ppm of CO as the fuel). Injecting a small amount of air into the anode stream, resulted in fast recovery of the lost current density (by injecting about 5% air into the fuel, 80% of the output current was recovered within 2 min at 53 ppm CO). Higher air bleeding ratio only resulted in minor improvement of the cell performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anode of polymer electrolyte membrane fuel cell
  • two-phase flow
  • numerical simulation
  • CO poisoning
  • air bleeding