مطالعه ميزان و چگونگي افزايش بازده سيستم پيل سوختي غشا پليمري در نتيجه‌‌ استفاده از اجكتور در مدار تغذيه سوخت

Studying the amount and how to increase the efficiency of the PEM fuel cell system as a result of employing ejector in fuel supply circuit

در اين مقاله، مطالعه اي بر بازده سيستم پيل سوختي غشا پليمري با استفاده از اجكتور براي بازگرداندن سوخت اضافي در مدار تغذيه سوخت آند و مقايسه با سيستم هاي رايج كه عموماً از كمپرسور براي اين كار استفاده مي كنند، انجام شده است. بدين منظور يك مدل نيمه تحليلي توسعه يافته براي محاسبه ميزان افزايش بازده و همچنين ميزان ذخيره توان در نتيجه استفاده از اجكتور و حذف كمپرسور در خط برگشت سوخت با گسترش مدل‌هاي قبلي ارايه شده است. در مدل گسترش يافته با ارايه يك پارامتر بي بعد و جديد، پارامترهاي مهم هندسي توده پيل سوختي به پارامترهاي هندسي اجكتور ربط داده شده اند. نتايج به دست آمده براي يك نمونه پيل نشان مي دهد كه ميزان افزايش بازده در مقادير مختلف چگالي جريان، متفاوت است و يك نقطه ماكزيمم براي آن وجود دارد. ميزان ذخيره ي توان در نتيجه ي استفاده از اجكتور در مقايسه با توان توده پيل قابل توجه بوده و با افزايش چگالي جريان، افزايش مي يابد. اين نتايج كاربرد اجكتور را براي مواردي كه نياز به توان بالا تر وجود دارد، از جمله كاربرد هاي حمل و نقل كه در آنها سيستم پيل سوختي معمولاً در ماكزيمم توان خود كار مي كند، به صرفه تر نشان مي دهد.

In this paper, the efficiency of PEM fuel cell system by using ejector for returning the additional fuel in the fuel supply circuit and comparison with conventional systems with compressor in fuel supply circuit, are studied. For this purpose a semi-analytical developed model for calculating the amount of efficiency increment, as well as the amount of power saving as a result of employing ejector in the fuel cell return line is provided by extending the previous models. In this developed model the important stack design parameters and ejector design parameters are correlated by presenting a new dimensionless parameter. The results for a typical fuel cell show that the amount of efficiency increment at different values of current density is different and there is a maximum point for it. The amount of power saving as a result of employing ejector compared with fuel cell power is considerable and will increase with increasing the current density. These results indicate that the ejector for those applications that require high power (for instance the transport applications) is more efficient.