بررسي عملكرد سيستم تغذيه سوخت آند پيل سوختي غشا پليمري با اجكتور نازل همگرا

Analysis of performance convergent nozzle ejector in the PEM system

در اين مقاله، سيستم تغذيه سوخت آند پيل سوختي غشا پليمري به وسيله اجكتور نازل همگرا، مطالعه شده است. اين سيستم براي كاهش توان پارازيتي پيل، بازگشت دوباره سوخت و استفاده از انرژي پتانسيل فشاري مخزن سوخت بسيار موثر است. با انتخاب يك مدل تقارن محوري اجكتور، معادلات حاكم شامل: بقا جرم، مومنتم، انرژي و معادله حالت به روش عددي حل شده اند و تاثير افت فشار گاز در كانال سوخت سمت آند، فشار عملكرد پيل سوختي و دماي عملكرد پيل بر عملكرد اجكتور بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد كه با كاهش افت فشار پيل، عملكرد اجكتور بهبود يافته و حتي در فشار جريان اوليه پايين تر، افزايش عملكرد بهتر خواهد بود اين مزيت خوبي مي باشد كه در فشار پايين تر ماكزيمم نسبت دبي جرمي جريان ثانويه به جريان اوليه بدست مي آيد. با افزايش فشار و دماي كاركرد پيل نيز عملكرد اجكتور بهتر خواهد شد؛ هر چند كه حساسيت عملكرد اجكتور به افزايش فشار كاركرد، بسيار بيشتر است. تاثير نسبت قطر ناحيه اختلاط به قطر نازل نيز به عنوان يك پارامتر هندسي مهم بررسي شده است و نتايج نشان مي دهد كه با افزايش اين نسبت، نسبت دبي جرمي جريان ثانويه به اوليه در فشار جريان اوليه بالاتر بيشتر شده است.

In this study, convergent nozzle ejector in the PEM fuel cell system is analyzed. This method can reduce the parasitic power of the fuel cell, recycle the unconsumed hydrogen to the fuel cell to increase the fuel usage efficiency, utilize the pressure potential energy of hydrogen and regulate the anode humidity with the recycle gas. For this purpose, continuity, momentum, energy and state equations are solved by numerical methods and effects of pressure drop (through the channel towards the anode), operating pressure and temperature of the fuel cell and also nozzle diameter on the ejector performance was analyzed. With decreasing of pressure drop, even in primary lower pressure, increasing of performance pressure the performance of ejector will improved. The temperature increase has no effect on the performance of the ejector itself, but has enormous effect on the fuel cell. Increasing the diameter ratio of the constant diameter zone to the nozzle diameter leads to increasing of recirculation anode line of the fuel in higher pressure.