شبيه سازي و بررسي تاثير پي تي اف اي و چسب بر روي انتقال قطره آب از لايه نفوذ گازي پيل سوختي پليمري

كارشناسي ارشد

خيليها بر اين باورند كه پيل سوختي پليمري به دليل بازده بالا، عملكرد در دماي پايين، هندسهي قابل ساخت و راه اندازي سريع براي استفاده در صنعت نيروي محركه خودرو مناسب است. اما اين پيلها با چالشهايي روبهرو هستند كه يكي از آنها سيلاب زدگي در بخش كاتد به ويژه در لايه نفوذ گازي مي-باشد. استفاده از مواد به شدت آبگريز مانند پلي تترا فلورو اتيلن (پيتيافاي) براي روبهرويي با اين چالش گزينهاي مناسب است. هدف از اين پژوهش بررسي تأثير دو ماده پيتيافاي و چسب به طور همزمان بر روي نحوهي انتقال آب و شبيه سازي حركت قطره در هنگام خروج از لايه نفوذ گازي يك پيل سوختي پليمري توسط روش عددي شبكه- بولتزمن ميباشد. روش شبكه- بولتزمن روشي كارآمد و نوين براي شبيه سازي عددي است كه اخيراً بسيار مورد استفادهي دانشمندان براي حل مسائل عددي به دليل ويژگيهايي چون حل آسان در هنگام روبرويي با شرايط مرزي پيچيده و خطي بودن معادلهي آن و ... قرار گرفته است. پيتيافاي با خاصيت آبگريزي براي افزايش كارايي انتقال آب در مديريت آب پيل سوختي پليمري و چسب براي اتصال بين رشتههاي كربني استفاده ميشود. در اين پژوهش شش نمونه هندسهي متخلخل با سه توزيع مختلف پيتيافاي (توزيع يكنواخت، غير يكنواخت و به شدت غير يكنواخت) و دو مقدار متفاوت چسب (30 و 70 درصد وزني) در سه بعد با كد تدوين شده بازسازي شدهاند تا رفتار ديناميك قطره در هر يك از آنها، مشاهده و مقايسه شوند. هدف اصلي اين پژوهش بررسي اهميت توزيع پيتيافاي با وجود چسب است. با توليد هندسه و شبيه سازي سه بعدي و همچنين تصاوير گرفته شده در لحظههاي مشخص از جابجايي و تبخير قطره مابين رشتههاي كربني، قابليت مشاهدهي عيني رفتار قطره بسيار ميسّر ميشود. نتايج نهايي به صورت كمّي و كيفي ارائه شدهاند. نتايج كيفي همان رفتار ديناميك قطره در طي گامهاي زماني است و نتايج كمّي، نمودارهاي از بين رفتن قطره بر حسب زمان است. از شش نمونهي بازسازي شده، نمونهي با توزيع به شدت غير يكنواخت و چسب كمتر جهت حذف قطره بهتر بود كه نشان دهندهي اهميت نحوهي صحيح توزيع پيتيافاي ميباشد. همچنين نتايج اين پايان نامه نشان ميدهد كه استفاده از مقدار زياد چسب مانعي براي خروج قطرهي آب از لايه نفوذ گازي به دليل و به تله افتادن آن در بين رشتههاي كربني ميباشد. واژههاي كليدي: پيل سوختي پليمري، لايهي نفوذ گازي، پيتيافاي، روش شبكه- بولتزمن، مديريت آب، رشتههاي كربني، چسب.

190133

دانشگاه علم و صنعت ايران

سيستم محركه خودرو

دكتر اميرحسن كاكايي - دكتر غلامرضا مولايي منش