بررسی تجربی تاثیر حالت بهره‌برداری انتهاباز و انتهابسته بر مدیریت آب در استک پیل سوختی پلیمری H2/O2

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل سوختی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ، فریدونکنار، ایران.

2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل سوختی، فریدونکنار، ایران.

3 صنعتی نوشیروانی بابل

4 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، آزمایشگاه تحقیقاتی پیل سوختی

5 آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل سوختی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

مدیریت مصرف گازهای واکنشگر پیل‌های سوختی غشاء پلیمری به سه حالت انتهاباز، برگشت مجدد و انتهابسته طبقه‌بندی می‌گردد. گازهای واکنشگر در حالت انتهابسته به دلیل انباشته‌شدن گاز بی‌اثر و آب به صورت تناوبی تخلیه می‌گردند. در این مقاله یک استک پیل سوختی پلیمری با صفحات انتهایی شفاف و طراحی منحصر بفرد برای بررسی مدیریت آب در حالت‌های عملیاتی انتهاباز و انتهابسته، طراحی، ساخت و مونتاژ شد. در این مقاله برای اولین بار بحث مدیریت آب در یک استک پیل سوختی پلیمری انتها بسته آندی و کاتدی با جزییات کامل مربوط به نحوه تشکیل و دفع آب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است تا چگالی جریان 200 میلی‌آمپر بر سانتیمتر مربع آب تشکیل شده به صورت قطرات مجزا بوده و هیچگونه جریان فیلمی و انسداد در کانال مشاهده نمی‌شود. همچنین همانگونه که انتظار می‌رفت تجمع قطرات جریان فیلمی در نیمه پایینی بیشتر از نیمه بالایی بوده و لذا کاهش تعداد کانال برای افزایش سرعت و دفع آب در نیمه پایینی میدان شارش گازهای واکنشگر ضروری می‌باشد. همچنین نتایج نشان داده است که برای عملکرد پایدار در حالت انتهابسته حداکثر زمان ممکن برای بسته‌بودن شیر‌های خروجی 5 ثانیه و حداقل زمان لازم برای باز‌بودن آن 5 ثانیه بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Analysis of Operating Modes Effect of Opend-end and Dead-end on Watermanagement in H2/O2 PEMFC Stack

نویسندگان [English]

  • Mazaher Rahimi Esboee 1
  • Ebrahim Alizadeh 2
  • Ali Akbar Ranjbar 3
  • Seyed Majid Rahgoshay 4
  • Sayed Hossein Masrouri Saadat 5
  • Majid Khorshidian 4
1 Fuel Cell Technology Research Laboratory, Malek Ashtar University of Technology, Fereydounkenar, Iran.
2 Fuel Cell Technology Research Laboratory, Malek Ashtar University of Technology, Freydounkenar, Iran.
3 Department of Mechanical Engineering, Babol “Noshiravani” University of Technology, Iran
4 Fuel Cell Technology Research Laboratory, Malek Ashtar University of Technology, Fereydounkenar, Iran.
5 Fuel Cell Technology Research Laboratory, Malek Ashtar University of Technology
چکیده [English]

The management of consumption the reactive gas in PEMFC is classified into three types: open-end, recirculation and dead-end. In dead-end mode, reactant gasses due to accumulating of water and inert gas should be purged alternatively. In this paper a PEMFC stack with transparent end plates and a unique design for investigation of water management is designed, manufactured and fabricated. In this paper, for the first time, the discussion of water management in a dead-end anode and cathode PEMFC stack with details of form and remove of water has been investigated. The results have shown that at the current density lower than 200 mA/cm2 the produced water is in the form of separate droplets and there is no film flow and slug flow of water in the channel. Also, as expected, the accumulation of droplets and film flow in the lower half was more than the upper half and therefore the reduction of the number of channels to increase gas speed and effective water removal in this part was essential. The results have shown that for steady-state operation, the maximum time possible for closing the output valves is 5 seconds and the minimum time required to open it is 5 seconds.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transparent PEMFC
  • Water film flow
  • Purge time
  • Dead-end mode
  • Voltage variation