SERPANTİN KANAL YAPISINA SAHİP SİLİNDİRİK BİR PEM YAKIT PİLİNİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, serpantin kanala sahip tek hücreli silindirik bir yakıt pili sayısal olarak incelenmiştir. Bu amaçla bir kanallı serpantin (1S) gaz akış kanal yapısına sahip silindirik yakıt pili geometrisi oluşturulmuştur. Gaz akış kanalının performansa olan etkisinin daha iyi incelenebilmesi için serpantin kanalların dönüşleri arasındaki mesafe 2, 4, 6 ve 8 mm olacak şekilde değiştirilerek 4 farklı model geometrisi oluşturulmuştur. Bu model geometrilerinden model 3 için, anot ve katot giriş debileri değiştirilerek 3 farklı çalışma durumu ele alınmıştır. Tüm model geometrileri ve tüm çalışma durumları için, hücre voltajı 0.45V ile 0.90V aralığında değiştirilerek 10 farklı hücre voltajında sayısal analizler tekrarlanmıştır. Bu kapsamda 60 farklı simülasyon tamamlanmıştır. Yapılan analizlerin sonucunda, hücre voltajının azalması ile akım yoğunluğunun arttığı gözlemlenmiştir. Serpantin kanalın dönüşleri arasındaki mesafenin artmasıyla akım yoğunluğunun ve basınç düşüşünün azaldığı tespit edilmiştir. Yüksek hücre voltajlarında serpantin kanalın dönüşleri arasındaki mesafenin artmasıyla güç yoğunluğunun fazla değişmediği, düşük hücre voltajlarında ise azaldığı belirlenmiştir. Anot ve katot kanallarına giren gaz debilerinin artışı ile akım yoğunluğunun ve basınç düşüşünün arttığı gözlemlenmiştir. Ancak 0.7V’dan yüksek hücre voltajlarında, anot ve katot giriş debilerinin artmasıyla güç yoğunluğunun fazla değişmediği, 0.7V’dan düşük voltajlarda ise gaz giriş debisinin artışı ile arttığı belirlenmiştir.