Akış kanal tasarımının polimer elektrolit membran yakıt hücresi performansına etkisinin incelenmesi

Bu çalışmada 50cm2 elektrot yüzeyine sahip PEM tipi yakıt hücresinde, aktif alan üzerindeki akım dağılımının homojen olmasını sağlayacak ve hücre içinde elektrokimyasal reaksiyon sonucunda üretilen sıvı suyun tahliyesini etkin bir şekilde gerçekleştirecek akış kanalı tasarımları yapılmıştır. Tasarım yapılırken doğada bulunan bitki yaprak damarlarının profillerinden esinlenilmiştir. Ayrıca su tahliyesini daha etkin bir şekilde sağlamak amacıyla kanalların içine engelleyici bloklar uygulanmıştır. Akış kanal profilleri grafit akım toplayıcı plakalar üzerine işlenmiş ve bu farklı tasarımların deneysel olarak incelenebilmesi için bir yakıt hücresi test düzeneği kurulmuştur. Kurulan deney düzeneği ile farklı akış kanal tasarımlarına sahip hücrelerin performans, sabit akım ve akım dağılımı ölçümleri yapılmıştır. Yapılan tasarımların performans değerlendirmesini yapabilmek için tüm sonuçlar standart serpantin tasarım ile kıyaslanmıştır. Sonuçlara göre yaprak, engelli yaprak ve Murray tasarımları serpantin tasarıma kıyasla 10-15% gibi bir güç artışı göstermiştir. Ayrıca sabit akım ölçümlerinde bu üç numune 0,4 A/cm2 gibi yüksek akım yoğunluğu değerlerinde sabit gerilim üretmektedir. Bu durum tasarımların su tahliye kabiliyetlerini göstermektedir. Son olarak tüm tasarımların akım dağılım ölçümleri incelendiğinde, elektrot yüzeylerinden oldukça homojen akım eldesi söz konusu olmuştur. Bu şekilde PEM tipi yakıt hücre performansını artıran ve reaktantların daha verimli kullanılmasını sağlayan özgün akış kanal tasarımlarına sahip grafit plakalar elde edilmiştir.