بررسي استفاده از فوم فلزي به‌عنوان توزيع‌كننده سيال خنك‌كاري در پيل سوختي غشا پليمري

A study on using metal foam as coolant fluid distributor in polymer electrolyte membrane fuel cell

در اين مقاله، به روش عددي جريان سيال خنككننده و انتقال حرارت در صفحات خنككاري پيل سوختي غشا پليمري، بررسي شده و عملكرد چهار طرح مختلف ميدان جريان خنككننده، براساس دماي ماكزيمم سطح، يكنواختي دما و افت فشار با يكديگر مقايسه شده است. نتايج نشان ميدهند كه ميدان جريان متخلخل با ساختار فوم فلزي، مطلوبترين ميدان جريان خنككاري به‌منظور كاهش اختلاف دماي سطح، دماي ماكزيمم و دماي ميانگين سطح در بين مدلهاي بررسي‌شده در اين مقاله است. از طرفي به‌دليل بالا بودن ضريب نفوذپذيري فوم فلزي، افت فشار سيال خنككننده نيز در اين مدل نسبتاً كم است (4/1 كيلو پاسكال در مقايسه با 7/1 و 5/6 كيلو پاسكال در ميدان‌هاي مارپيچي). ازاين‌رو ميدان جريان با فوم فلزي، پتانسيل اين را دارد كه به‌عنوان توزيع‌كننده سيال خنككاري براي بهبود عملكرد توده پيل انتخاب شود.

: In this study, detailed fluid flow and heat transfer in cooling plates of polymeric membrane fuel cell is studied using computational fluid dynamics (CFD) techniques. The performances of four different coolant flow field designs were compared in terms of the maximum surface temperature, temperature uniformity and pressure drop characteristics. The results indicate that the porous flow field with metal foaming structure is the best model for reducing surface temperature difference, maximum surface temperature and maximum average temperature among the other models which were studied in this paper. On the other hand, because of high permeable coefficient, coolant fluid pressure drop is rather low in the model (1.4kPa in comparison with 1.7kPa and 6.5kPa at serpentine fields). So the model has the potential to be used as coolant fluid distributor to improve fuel cell performance, of course further optimization is required to improve the design.