فهرست مطالب
فصل 1مقدمه 1
1-1 مقدمه 2
1-2 پیل‌سوختی 2
1-3 انواعپیل‌سوختی 4
1-4 پیل‌سوختیپلیمری 5
1-4-2 اجزایپیل‌سوختیپلیمری 6
1-4-3 فرآیندهایانتقالی 10
1-5 اشکالمختلفپیل‌سوختیپلیمری 11
1-6 مدلسازیپیلسوختی 13
1-6-1 انواعمدل‌سازی 13
1-6-2 ابعادمدل‌سازی 14
1-6-3 شیوه‌یبررسیدامنه‌یحل 15
1-7 مدیریتآبدرپیل‌هایسوختیباغشایالکترودپلیمری 16
1-8 هدفتحقیقحاضر 19
فصل 2مروریبرمنابع 20
2-1 مقدمه 21
2-2 مروریبرکارهایانجامشدهدرزمینه‌یپیل‌سوختیپلیمری 21
2-3 نتیجهگیری 27
فصل 3معادلاتحاکم 28
3-1 مقدمه 29
3-2 مدلسازیپیلسوختی 30
3-2-1 کسرحجمیاشباع 30
3-2-2 ضریبتخلخل 31
3-2-3 زاویهتماسیوکششسطحی 31
3-2-4 فشارموئینگی 34
3-2-5 نفوذپذیری 35
3-2-6 کسرمولی،کسرجرمیوغلظتمولی 36
3-2-7 منحنیقطبیت 37
3-2-8 تولیدومصرفگونههایشیمیایی 38
3-2-9 سینتیکالکتروشیمیاییدرلایههایکاتالیستی 40
3-3 روشچندفازی 44
3-4 مدلمخلوطچندفازی 45
3-4-2 معادلهپیوستگی 46
3-4-3 معادلهمومنتوم 46
3-4-4 معادلهبقایگونهها 47
3-5 سیستمهایدوفازی 48
3-5-2 روابطساختاری 49
3-6 اعمالمدلکسرحجمیسیال 52
3-6-2 معادلهیانتقالجرمبیندوفاز 54
3-7 نتیجهگیری 54
فصل 4روشحلعددی 55
4-1 مقدمه 56
4-2 انتخابمدلعددی 57
4-2-1 مدلمخلوطتکفازی 57
4-2-2 مدلمخلوطدوفازی 57
4-2-3 اعمالمعادلهیاشباعمایع 57
4-3 حلهمزمانسرعتوفشار 58
4-4 روندحلعددی 59
4-5 هندسهمسئله 63
4-6 فرضیاتمسئله 64
4-7 شرایطمرزیمسئله 64
4-8 نتیجهگیری 65
فصل 5نتایجوتفسیرآنها 66
5-1مقدمه 67
5-2استقلالازشبکه 67
5-3 اعتبارسنجیحل 69
5-4 نتایجمدلسازیدوبعدی 70
5-5 بررسیمسئلهبهصورتسهبعدی 74
5-6 بررسیمسئلهبهصورتگذرا 75
5-7 بررسیاثروجودمانعدرکانال 76
5-8 بررسیاثرلایهیمتخلخلجانبیدرکانال 78
5-9 بررسیپیل‌سوختیدرحالتانتهابسته 84
5-10 نتایج 91
5-11 ارائه‌یپیشنهاد 92
مراجع 93
پيوست‌ها 98
فهرست شکل‌ها
شکل (1-1) ساختارکلیانواعپیل‌هایسوختی 4
شکل (1-2) طرحوارهاجزایکلیپیلسوختیپلیمری 6
شکل (1-3) مجموعه‌یغشاءالکترود 7
شکل (1-4) لایهنفوذگاز 8
شکل (1-5) توزیعواکنش‌دهندههادرآرایشهایمختلفجریان 9
شکل (1-6) مکانیزم‌هایانتقالآبدرپیل‌سوختی 11
شکل (1-7) پیل‌سوختیکاتدبازباجابهجاییآزاد 11
شکل (1-8) پیل‌سوختیکاتدبازباجابهجاییاجباری 12
شکل (1-9) پیل‌سوختیپلیمریبادفعآبغیرفعالتوسطغشاءآب‌دوست 13
شکل (1-10) راستاهایقابلبررسیدرپیل‌سوختی 14
شکل (1-11) روشچنددامنه‌ای 16
شکل (1-12) روشتکدامنه‌ای 16
شکل (1-13) طرحوارهایازمکانهایوقوعفلادینگدرپیل‌سوختیپلیمری 17
شکل (1-14) اثرفلادینگبرکاهشعملکرددرپیل‌سوختی 18
شکل (3-1) قطرهآببررویورقباساختارناحیهنفوذی [40] 32
شکل (3-2) رفتارهواوآبمایعدرناحیهمتخلخل. الف) آبدوستب) آبگریز [15] 32
شکل (3-3) طرحوارهایازقطرهساکنبررویسطحآبدوست [53] 33
شکل (3-4) زاویهتماسیقطرهآبمایعبررویسطوحآبگریزوآبدوستمادهمتخلخل [40] 34
شکل (3-5) تعادلفصلمشترکمنحنیوتنش‌‌هایبینسطحی [32] 34
شکل (3-6) نمایشعملموئینگیدریکلولهبادیوارهایآبگریزوآبدوست [40] 35
شکل (3-7) منحنیقطبیتپیل‌سوختی [42] 37
شکل (3-8) طرحوارهایازهندسهپیل‌سوختیبامصرفسوختوتولیدآب [43] 39
شکل (3-9) فرایندانتقالیانرژیآزاد-مختصهواکنش[3] 41
شکل (3-10) طرحواره‌ایازدیاگرامفازی[3] 51
شکل (4-1) الگوریتمکلیاجرایبرنامه 60
شکل (4-2) ساختارفایل‌هایاستفادهشدهدرحلگراوپن‌فوم 61
شکل (4-3) ساختارکلیفایل‌هایورودیوخروجیمسئلهموردبررسی 62
شکل (4-4) شماتیکهندسه‌یموردبررسی 63
شکل (5-1) پروفیلجریانبررویمرزدرتعدادشبکه‌هایمختلف 68
شکل (5-2) تصویریکمقطعشبکهدرورودیکانال 68
شکل (5-3) منحنیقطبیتاعتبارسنجیحل 70
شکل (5-4) کانتورکسرجرمیاکسیژنگازیدرحالتV=0.7582v 71
شکل (5-5)کانتورکسرجرمیبخارآبدرحالتV=0.7582v 71
شکل (5-6) کانتورکسرجزییبخاردرحالتV=0.7582v 72
شکل (5-7) کانتورکسرحجمیفازمایعدرحالتV=0.7582v 72
شکل (5-8) کانتورسرعتسیالبههمراهخطوطجریاندرحالتV=0.7582v 73
شکل (5-9) ابعادهندسهیسهبعدی 74
شکل (5-10) خطوطجریاندرحالتسه‌بعدیبههمراهکانتوراشباعمایع 75
شکل (5-11) پروفیلچگالیجریانبرحسبزماندرحالتراه‌اندازیپیل‌سوختی 76
شکل (5-12) موانعموردبررسیدرکانال 77
شکل (5-13) کانتورسرعتدرپنجحالتمختلفمانع 77
شکل (5-14) کانتوراشباعمایعدرپنجحالتموردبررسی 78
شکل (5-15) هندسهکانالبدونوجودناحیهیمتخلخل(تیره) جانبیوبههمراهناحیهیمتخلخلجانبی 79
شکل (5-16) کانتورکسرحجمیاشباعمایعدرچندمقطعبرایکانالاولیه 80
شکل (5-17) کانتورکسرحجمیاشباعمایعبررویسطحبرایکانالاولیه 80
شکل (5-18) کانتورکسرحجمیاشباعمایعدرچندمقطعبرایکانالبالایه‌یمتخلخلجانبیآبگریز 81
شکل (5-19) کانتورکسرحجمیاشباعمایعبررویسطحکانالبالایه‌یمتخلخلجانبیآبگریز 81
شکل (5-20) کانتورکسرحجمیاشباعمایعدرچندمقطعبرایکانالبالایه‌یمتخلخلجانبیآبدوست 82
شکل (5-21) کانتورکسرحجمیاشباعمایعبررویسطحکانالبالایه‌یمتخلخلجانبیآبدوست 82
شکل (5-22) شارجرمینفوذآببرایسهحالتکانالسادهوکانالبالایه‌یمتخلخلجانبیآبگریزوآبدوست 83
شکل (5-23) الگویاولبامقطعوروردیهمگراونازک 85
شکل (5-24) الگویدومبامقطعورودیهمگراوواگرا 85
شکل (5-25)الگویسومبامقطعورودیهمگراواگرادوشاخه 86
شکل (5-26) کانتورسرعتدرهندسهیورودیاولدردوزمانمختلف 86
شکل (5-27) کانتورسرعتدرهندسهیورودیدومدردوزمانمختلف 87
شکل (5-28) کانتورسرعتدرهندسهیوردودیسومدردوزمانمختلف 87
شکل (5-29) کانتوراشباعمایعدرمجموعهکانالولایهنفوذدرحالتانتهابسته 88
شکل (5-30) کانتورکسرجرمیاکسیژندرحالتانتهابسته 88
شکل (5-31) کانتورتولیدآببرحسبkg/m3درحالتانتهابسته 89
شکل (5-32) خطوطجریانوکانتوراشباعمایعدرحالتانتهابسته 89
شکل (5-33) نمایشورودآببهداخلکانال 90
شکل (5-34) نمودارولتاژبرحسبزماندرحالتانتهابسته 90
فهرست جدول‌ها
جدول (1-1) مشخصاتانواعپیلسوختی 5
جدول (1-2) مقایسهمزایاومعایبطرحهایمختلفمیدانجریان 10
جدول (5-1) پارامترهایموردنیازبرایحلعددی 69
جدول (5-2) شرایطعملکردپیل‌سوختی 69
فهرست نمادها
غلظت |
C |
|
ضریب نفوذ (m2 s-1) |
D |
|
ثابت فارادی (Cmol-1) |
F |
|
شتاب گرانش(ms-2) |
g |
|
ارتفاع (m) |
H |
|
چگالی جریان (Acm-2) |
I |
|
شار جرمی (Kgm-2s-1) |
j |
|
ثابت نفوذپذیری (m2) |
k |
|
طول (m) |
L |
|
جرم مولی (Kgmol-1) |
M |
|
فشار (Pa) |
p |
|
ثابت جهانی گازها (jmol-1K-1) |
R |
|
رطوبت نسبی |
RH |
|
غلظت مایع اشباع |
s |
|
دما (K) |
T |
|
سرعت در راستای محور مختصات افقی (ms-1) |
u |
|
بردار سرعت (ms-1) |
u |
|
میانگین بیشینه و کمینه سرعت ضربانی(ms-1) |
u0 |
|
سرعت در راستای محور مختصات عمودی (ms-1) |
v |
|
ولتاژ (V) |
V |
|
علایم یونانی |
||
ضریب انتقال آب شبکه |
||
ضریب انتقال کاتدی |
||
ضریب تخلخل |
||
افت ولتاژ قطبیت (V) |
||
زاویه تماسی (°) |
||
قابلیت حرکت نسبی |
||
لزجت دینامیکی (Kgm-2s-1) |
||
لزجت سینماتیکی(m2 s-1) |
||
چگالی (Kgm-3) |
||
کشش سطحی (Nm-2) |
||
نفوذ پذیری مؤثر |
Γ |
|
بالانویس‌ها |
||
اشاره به گونه اکسیژن |
||
اشاره به گونه آب |
||
زیرنویسها |
||
کاپیلاری |
c |
|
فاز گاز |
g |
|
کانال گاز |
gc |
|
ورودی |
in |
|
سینتیک |
k |
|
مایع |
l |
|
شرایط مدار باز |
ocp |
|
نسبی |
r |
|
شرایط مرجع |
ref |
|
اشباع |
sat |
|
شرایط استاندارد |
0 |
|
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.