Proton değiştirici membran yakıt hücrelerinin katot tarafındaki akış ve hücre performansının sayısal olarak incelenmesi

Bu çalışmada bir PEM yakıt hücresinin katot tarafındaki akışkan akışı ve konsantrasyon dağılımı sayısal olarak incelenmiştir. İnceleme alanı, katot gaz akış kanalı, katot gaz difüzyon tabakası ve katot katalizör tabakasını içermektedir. Problemin temel denklemleri olan süreklilik, momentum ve konsantrasyon denklemleri kontrol hacim metoduyla ayrıklaştırılarak ve SIMPLE algoritması kullanılarak geliştirilen bir bilgisayar programı ile çözülmüştür. Geliştirilen programın doğruluğunu denemek için, düz kanal, tabanı gözenekli kanal ve PEM yakıt hücresinin katot tarafındaki akışlar simüle edilerek sonuçları, literatür sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Gaz difüzyon tabakası gözeneklilik değeri, Reynolds sayısı, işletme sıcaklığının ve hücre geriliminin farklı değerleri için simülasyonlar yapılarak bu parametrelerin akışa, konsantrasyon ve akım yoğunluğu dağılımına etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, gaz difüzyon tabakasının gözeneklilik değerinin ve Reynolds sayısının artması ile akım yoğunluğunun, güç yoğunluğunun ve katalizör tabakasındaki oksijen konsantrasyonunun arttığı belirlenmiştir. Gerçekleştirilen simülasyonlarsonucu elde edilen verilere göre, hücre işletme sıcaklığının artması ile akım yoğunluğu ve güç yoğunluğunun arttığı ancak katalizör tabakasındaki oksijen konsantrasyonunun azaldığı belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler : PEM yakıt hücresi, gözenekli ortam, konsantrasyondağılımı, sayısal akışkanlar dinamiği