PEM Yakıt Hücrelerinde Geometrik Boyutların Hücre Performansı Üzerine Etkilerinin Sayısal İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, farklı çalışma basınçlarında, kanal genişliğinin ve akım toplama plakası omuz genişliğinin, tek hücreli yakıt hücresinin performansına etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Oluşturulan modelin doğruluğunun kontrol edilmesi amacıyla, modelden elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Hücre boyutlarının etkisinin incelenmesi amacıyla toplam beş farklı hücre geometrisi oluşturulmuş ve üç farklı çalışma basıncı için analizler yapılmıştır. Tüm bulgular değerlendirildiğinde, kanal genişliğinin artmasıyla hidrojenin gaz difüzyon tabakasındaki difüzyonun ve pillerin aktif yüzey alanının artmasından dolayı hücre performansının arttığı belirlenmiştir. Benzer şekilde, akım toplama plakası (ATP) omuz genişliğinin artmasıyla, akım direncinin azalmasından ve hücrenin aktif yüzey alanının artmasından dolayı hücre performansı artmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• PEM yakıt hücresi,hücre boyutlarının etkisi,farklı çalışma basınçları,hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD)

Kaynakça

1. Berning, T., Djilali, N. (2003). Three-dimensional computational analysis of transport phenomena in a PEM fuel cell—a parametric study. Journal of Power Sources 124: 440-452.
2. Eker, E., Taymaz, İ. (2013). Akış kanalı genişliğinin pem tipi yakıt hücresi performansına etkisinin incelenmesi. SAÜ. Fen Bil. Der. 17: 195-200.
3. He, W., Yi, J.S., Nguyen, T.V. (2000). Two-phase flow model of the cathode of pem fuel cells using ınterdigitated flow fields. AICHE Journal 46: 2053-2064.
4. Khazaee, I. (2015a). Improvement the equation of polarization curve of a proton exchange membrane fuel cell at different channel geometry. Heat and Mass Transfer 51: 1981-1689.
5. Khazaee, I. (2015b). Experimental investigation and numerical comparison of the performance of a proton exchange membrane fuel cell at different channel geometry. Heat and Mass Transfer 51: 1177-1187.
6. Khazaee, I., Ghazikhani, M. (2012). Numerical simulation and experimental comparison of channel geometry on performance of a PEM fuel cell. Arab J Sci Eng 37: 2297-2309.
7. Kumar, P.M., Kolar, A.K. (2010). Effect of cathode cgannel dimensions on the performance of an air-breathing PEM fuel cell. International Joıurnal of Thermal Sciences 49: 844-857.
8. Liu, H., Li, P., Wang, K. (2013). Optimization of PEM fuel cell flow channel dimensions-Mathematic modeling analysis and experimental verification. International Journal of Hydrogen Energy 38: 9835-9846.

9. Liu, H.C., Yan, W.M., Soong, C.Y., Chen, F., Chu, H.S. (2006). Reactant gas transport and cell performance of proton exchange membrane fuel cells with tapered flow field design. Journal of Power Sources 158: 78-87.