Research Article

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF A DIFFERENT TRAPEZOIDAL INCLINATION ANGLE IN A REVERSE TRAPEZOIDAL CROSS-SECTION FLOW CHANNEL ON THE PERFORMANCE OF THE PEM FUEL CELL WITH THE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD) METHOD

Volume: 26 Number: 2 June 3, 2023
TR EN

TERS TRAPEZ KESİTLİ BİR AKIŞ KANALINDA FARKLI BİR TRAPEZ EĞİM AÇISININ PEM YAKIT PİLİNİN PERFORMANSINA ETKİSİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ (HAD) YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ

Öz

Bu çalışmada, PEM yakıt pilleri için ters yamuk kesitli kanal şekli hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemi ile incelenmiştir. ANSYS Fluent, elektrokimyasal reaksiyonlar, kütle, türler, enerji transferi ve potansiyel alan denklemlerini çözmek için uygulandı. Pillerdeki türlerin kütle oranı, bağıl nem ve sıcaklık dağılımı grafikleri ile polarizasyon ve güç yoğunluğu eğrileri elde edildi. Sonuçlar, PEM yakıt pilleri kanalı için yaygın olarak kullanılan kare kesit şekline sahip iki referans geometri ile karşılaştırıldı. Referans geometrilerinden biri ters yamuk kesitli kanal ile aynı kanal genişliği ve yüksekliğine sahipken, diğeri aynı kesit alanına sahiptir. Analiz sonuçları, ters yamuk kesitli akış kanalı şekline sahip pilin, kare kesitli akış kanalı şekline sahip pilden %32’den daha fazla güç yoğunluğuna sahip olduğunu, ancak su yönetiminin zayıf olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

References

  1. Arif, M., Cheung, S. C. P., & Andrews, J. (2022). Numerical investigation of effects of different flow channel configurations on the 100 cm2 PEM fuel cell performance under different operating conditions. Catalysis Today, 397–399(June), 449–462. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2021.07.016
  2. Arun Saco, S., Thundil Karuppa Raj, R., & Karthikeyan, P. (2016). A study on scaled up proton exchange membrane fuel cell with various flow channels for optimizing power output by effective water management using numerical technique. Energy, 113, 558–573. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.07.079
  3. Awan, A., Saleem, M., & Basit, A. (2018). Simulation of proton exchange membrane fuel cell by using ANSYS Fluent. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 414(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/414/1/012045
  4. Carcadea, E., Ismail, M. S., Ingham, D. Bin, Patularu, L., Schitea, D., Marinoiu, A., … Varlam, M. (2021). Effects of geometrical dimensions of flow channels of a large-active-area PEM fuel cell: A CFD study. International Journal of Hydrogen Energy, 46(25), 13572–13582. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.08.150
  5. Carcadea, E., Varlam, M., Ismail, M., Ingham, D. B., Marinoiu, A., Raceanu, M., … Ion-Ebrasu, D. (2020). PEM fuel cell performance improvement through numerical optimization of the parameters of the porous layers. International Journal of Hydrogen Energy, 45(14), 7968–7980. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.08.219
  6. Ferng, Y. M., & Su, A. (2007). A three-dimensional full-cell CFD model used to investigate the effects of different flow channel designs on PEMFC performance. International Journal of Hydrogen Energy, 32(17), 4466–4476. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2007.05.012
  7. Ibrahimoglu, B., Yilmazoglu, M. Z., & Celenk, S. (2017). Investigation of spiral flow-field design on the performance of a PEM Fuel Cell. Fuel Cells, 17(6), 786–793. https://doi.org/10.1002/fuce.201700076
  8. Jourdani, M., & Mounir, H. (2015). Temperature Distribution Effect on the Performance of PEM Fuel Cell Modeling and Simulation Using Ansys Fluent. 3rd International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC) Institute of Electrical and Elctronics Engineer (IEEE) DOI: 10.1109/IRSEC.2015.7455082.

Details

Primary Language

English

Subjects

Mechanical Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

June 3, 2023

Submission Date

September 26, 2022

Acceptance Date

December 13, 2022

Published in Issue

Year 1970 Volume: 26 Number: 2

APA
Sayan, Y. (2023). INVESTIGATION OF THE EFFECT OF A DIFFERENT TRAPEZOIDAL INCLINATION ANGLE IN A REVERSE TRAPEZOIDAL CROSS-SECTION FLOW CHANNEL ON THE PERFORMANCE OF THE PEM FUEL CELL WITH THE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD) METHOD. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(2), 408-423. https://doi.org/10.17780/ksujes.1180483

Cited By