عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت کانال توزیع جریان در میکروپیل های سوختی پلیمری برای استفاده در تجهیزات قابل حمل
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63908;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 91
- تاریخ دفاع
- ۲۰ خرداد ۱۳۹۳
- دانشجو
- مهدی خیرروز
- استاد راهنما
- مهدی مهرپویا, علیرضا نیک فرجام
- چکیده
- پیل¬های سوختی ابزارهای الکتروشیمیایی برای تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی موجود در سوخت به الکتریسیته با کارایی بالا هستند. در میان انواع پیل¬های سوختی، پیل سوختی الکترولیت پلیمری جزء مهمترین پیل¬ها محسوب می¬شود. در این میان کانال‌های توزیع جریان از این لحاظ اهمیت دارند که عهده‌دار وظایفی همچون توزیع یکنواخت سوخت و مدیریت آب تولید شده می‌باشند. در این پایان نامه بعد از مطالعه اجمالی بر روی پارامترهای تاثیر گذار در طراحی و ساخت کانال‌های توزیع جریان، پارامتر فشار برای شبیه سازی در کانال‌های با چیدمان و سطح مقطع های مختلف انتخاب گردید، بعد از شبیه سازی های مختلف بر روی چیدمان های موازی و مارپیچ و سطح مقطع های مربعی، دایره‌ای و مثلثی، برای ساخت نمونه اولیه سطح مقطع مستطیلی و چیدمان مارپیچ انتخاب گردید. بعد از ساخت نمونه اولیه برخی محدودیت‌های ساخت از جمله نتوانستن انتخاب ابعاد کوچکتر از 3/0 میلیمتر برای سطح مقطع خود را نشان داد که تمامی این محدودیت ها در ساخت نمونه نهائی مورد استفاده قرار گرفت و سطح مقطع مستطیلی با ابعاد 3/0×3/0 میلیمتر انتخاب گردید و نوع چیدمان، چیدمان مارپیچ دو کاناله برای ساخت انتخاب گردید. برای ساخت MEA، Nafion ??? مورد انتخاب قرار گرفت و مقدار پلاتین استفاده شده در هر طرف از MEA، به اندازه ??? mg/cm2 می‌باشد. در تست های گرفته شده حداکثر توان تولیدی در دبی ?? sccm با مقدار 67/148 میلی وات بر سانتیمتر مربع به دست آمد و معلوم گردید که دبی انتخاب شده بهینه ترین دبی برای تزریق به کانال‌های توزیع جریان بوده است، برای اینکه تغییرات توان در اثر تغییرات فشار معلوم گردد اقدام به افزایش فشار گردید. در اثر افزایش فشار، توان خروجی افزایش پیدا کرد اما این افزایش توان خیلی ناچیز بود. بایستی به این نکته نیز توجه کرد که اعمال فشار پسا در پیل‌های سوختی پلیمری که برای تجهیزات قابل حمل ساخته می‌شوند یک نکته منفی محسوب می‌گردد. واژه های کلیدی: پیل سوختی الکترولیت پلیمری، کانال‌های توزیع جریان، پارامتر فشار، دبی بهینه، فشار پسا
- Abstract
- Fuel cells are electrochemical devices with high efficiency for direct conversion of chemical energy to electricity. Among various types of fuel cells, polymer electrolyte fuel cell is one of the important fuel cells. Flow distribution channels are important because are responsible for tasks such as uniform distribution of fuel and generation water management. In this thesis, after a brief study on the parameters affecting the design and construction of the distribution channels, pressure parameter choose for simulation in channels with different flow field and cross section, for first sample choose serpentine flow field and rectangle cross section. In final sample choose rectangle cross section with the sides of length 0.3×0.3 mm and flow field chosen two-channel serpentine. In MEA fabricated used Nafion 115 that 0.1 mg/cm2 Pt coated on both of the sides. Results shows that maximum power obtained 148.67 mW/cm2 at 45 sccm and was found that 45 sccm was optimal flow rate for injection into distribution channels. For determine the pressure variation due to changes in the pressure, pressure increased. Pressure increasing caused power increase but was very low. Back pressure for portable fuel cells is negative point. Key words: Electrolyte polymer fuel cell, Distribution fuel channels, Pressure parameter, Optimal flow rate, Back pressure
