بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بررسی عددی تأثیر پارامترهای پیل سوختی متانولی مستقیم (DMFC) بر عملکرد با استفاده از نرم افزار COMSOL
اسلاید 2 :
پیل سوختی متانول مستقیم در حقیقت یک پیل سوختی پلیمری است که قادر است متانول مایع را مستقیماً و بدون واسطه به عنوان سوخت مصرف کند. الکترولیت آن مانند پیل سوختی PEM، عمدتاً نفیون است. این پیل سوختی در دهه اخیر ، بسیار مورد توجه شرکت های تولید کننده وسایل الکترونیکی قرار گرفته و تحقیقات بسیاری روی آن انجام شده است. پیل سوختی متانولی مستقیم، پتانسیل این را دارد که در آینده ای بسیار نزدیک جایگزین باتری در وسایل الکترونیکی قابل حمل مانند لپ تاپ، تبلت، دوربین عکاسی، تلفن همراه و دستگاه های پخش موسیقی شود. در این شبیه سازی تاثیر برخی پارامترهای مهم بر عملکرد پیل سوختی متانول مستقیم با استفاده از مدل سازی عددی دو بعدی و سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم که شامل معادلات بقای جرم، بقای ممنتوم، بقای اجزاء و معادلات سینیتیک الکتروشیمیایی است با روش های دینامیک سیالات محاسباتی و با استفاده از نرم افزار COMSOL حل شده اند.
مقدمه
اسلاید 3 :
کاربردهای پیل سوختی متانول مستقیم
تجهیزات همراه سربازان
استفاده از پیل سوختی به عنوان مولد انرژی در عملیات ها که وزن تجهیزات همراه سربازان را بسیار کاهش داده است.
لپ تاپ
لپ تاپ DMFC توشیبا که با 50 میلی لیتر سوخت (متانول و آب) 5 ساعت کار می کند.
مقدمه
اسلاید 4 :
کاربردهای پیل سوختی متانول مستقیم
تلفن همراه
تلفن همراه توشیبا با 5 میلی لیتر سوخت (متانول و آب) 6 ساعت قابلیت مکالمه دارد.
پخش موسیقی
پخش موسیقی توشیبا که با 10 میلی لیتر سوخت (متانول و آب) 60 ساعت کار می کند. سوخت گیری این دستگاه 20 ثانیه طول می کشد.
مقدمه
اسلاید 5 :
نحوه عملکرد پیل سوختی متانول مستقیم
مقدمه
اسلاید 6 :
فرضیات مسئله
واکنش دهنده ها در آند متانول و آب هستند.
واکنش دهنده ها در الکترود کاتد هوا (اکسیژن و نیتروژن) و بخار آب هستند.
فاز سیال در آند ، مایع و در کاتد ، گاز است.
تأثیراتMethanol Crossover در نظر گرفته شده است.
جریان سیال در کانال ها آرام و کاملاً توسعه یافته است.
جریان سیال در آند تراکم ناپذیر است.
شار متانول عبوری از غشاء به واسطه دو مکانیزم diffusion و electro-osmosis است و از شار عبوری به واسطهconvection صرف نظر شده است. (سرعت در غشاء تقریباً برابر صفر است).
هوای ورودی به کاتد کاملاً اشباع است و غشاء کاملاً هیدراته شده است.
آند
کاتد
واکنش کلی
واکنش های انجام شده در پیل سوختی
مقدمه
اسلاید 7 :
شبیه سازی در نرم افزار کامسول
1. تشکیل هندسه مدل
کانال آند
کانال کاتد
لایه های پخش گاز (GDLs)
لایه کاتالیست کاتد
غشاء
لایه کاتالیست آند
اسلاید 8 :
معادلات حاکمه
1. بقای جرم
2 . بقای ممنتوم
1. معادله ناویر استوکس
2 . معادله برینکمن
4 . بقای بار الکتریکی و یونی
5 . سینیتیک الکتروشیمیایی
1 . Anodic Tafel
2 . Cathodic Tafel
معادله ماکسول-استفان
معادله پیوستگی
قانون اهم
شبیه سازی در نرم افزار کامسول
معادلات حاکمه
اسلاید 9 :
معادله پیوستگی
معادله ناویر استوکس
2-1
2-2
معادله برینکمن
اسلاید 10 :
شرط مرزی ورودی
شرط مرزی خروجی
شرط عدم لغزش برای دیوار ها
اسلاید 11 :
Convection
Source term
معادله ماکسول-استفان
Diffusion
اسلاید 12 :
شرایط مرزی معادله ماکسول استفان
شرط مرزی ورودی
شرط مرزی خروجی
شرط مرزی غلظت برای مرز بین غشاء و لایه کاتالیست کاتد
شرط مرزی برای دیوارها (شار جرم = 0)
اسلاید 13 :
معادلات قانون اهم (اصل بقای بار الکتریکی و یونی)
Source terms
در لایه کاتالیست آند
در لایه کاتالیست کاتد
اسلاید 14 :
شرایط مرزی معادلات قانون اهم
اسلاید 15 :
معادلات سینیتیک الکتروشیمیایی
Anodic Tafel
Cathodic Tafel
اسلاید 16 :
ولتاژ پیل سوختی
افت های فعالسازی
افت اهمیک
نحوه محاسبه افت ولتاژ ها
اسلاید 17 :
محاسبه افت ناشی از Methanol crossover و چگالی جریان الکتریکی پیل سوختی
Diffusion
Electro-osmosis
کاتالیست آند
کاتالیست کاتد
اسلاید 18 :
نرم افزار COMSOL Multiphysics V4.3b
این نرم افزار یک نرم افزار تجاری با روش حل عددی المان محدود می باشد. در شکل زیر نمایی از محیط نرم افزار (ورژن 4.3b) را مشاهده می کنید.
اسلاید 19 :
وارد کردن داده های محورهای نمودار
تغییرات ولتاژ بر حسب جریان
Post Processing
اسلاید 20 :
تعیین کردن غلظت متانول به عنوان پارامتر برای رسم
نحوه تولید پلات توزیع غلظت متانول (سه بعدی)
نحوه اضافه کردن پلات سه بعدی در نتایج
Post Processing
