k

قابلیت هدایت حجمی پروتونی،

۱۷ Ω^-۱ m^-1[14]

s

قابلیت هدایت حجمی الکترونی،

۷۲۷۰۰ Ω^-۱ m^-1[14]

r_agg

شعاع توده،

۰.۷۵ mm

d_agg

ضخامت توده،

۶۰ nm

ثابت هانری برای انحلال اکسیژن در آیونومر،

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۰.۳۱۲۵ atm m³ mol^-1[20]

e_l

نسبت سطح مؤثر پلاتین،

۰.۷۵ [۲۰]

L_i,agg

کسر حجمی فاز آیونومر درون توده،

۰.۵ [۲۰]

اندازه توده
برای انجام محاسبات مدل توده‌ایاندازه­های شعاع و ضخامت فیلم آیونومر اطراف هر توده به صورت جفت‌های زیر انتخاب شده است:
(r_agg, d_agg) = (0.25mm, 20nm), (0.5mm, 40nm), (0.75mm, 60nm), (1mm, 80nm) , (1.25mm, 100nm).
این مقادیر به نحوی انتخاب شده‌اند که کسر حجمی فاز جامد، L_s، کسر حجمی فاز غشاء، L_i، و تخلخل لایه کاتالیست، e_CL، برای تمامی اندازه‌ها انتخابی، طبق روابط ارائه شده در بخش ‏۲-۸-۲-با هم برابر باشد. شایان ذکر است که برای انجام یک مقایسه مطمئن بین مدل همگن و مدل توده‌ایاز مقادیر یکسان بدست آمده از فرمول‌های(۲- ۵۶) تا (۲- ۵۸)برای L_i, L_sوe_CLدر هر در مدل استفاده شده است.
روش حل
معادلات دیفرانسیل حاکم که همان معادلات (۲- ۲۴)، (۲- ۳۰) و (۲- ۳۹)می­باشد، با توجه به شرایط مرزی (۲- ۴۱)، (۲- ۴۳) و (۲- ۴۴) و با بهره گرفتن از روش شوتینگ،رانگ کوتا مرتبه چهارم حل می‌شوند. برای حل این معادلات ابتدا مقدار افت فعال‌سازیدر سطح مشترک لایه نفوذ گاز با لایه کاتالیست حدس زده شده است، سپس معادلات دیفرانسیل حاکم با بهره گرفتن از دستور BVP در نرم افزار متلب حل گردید، این روند تا ارضاء شدن تمامی شروط مرزی ادامه می­یابد. طول لایه کاتالیست برای حل معادلات دیفرانسیل به ۵۰۰ قسمت تقسیم شده است، این تعداد گره برای انجام یک حل مستقل از شبکه کافی بهنظرمی‌رسد. مقدار حدس اولیه برای افت فعال‌سازی در سطح مشترک لایه نفوذ گاز با لایه کاتالیست(z=0)برابر با v 0.1=h_actدر نظر گرفته شده است.
نتایج
عملکرد پیل سوختی با بهره گرفتن از منحنی V-Iمشخص می‌شود. که در آن V_cell ولتاژ سلول و I_tot چگالی جریان پیل می‌باشد. ولتاژ واقعی پیل سوختی از کم کردن افت‌ها از ولتاژ بازگشت‌پذیر پیل بدست می‌آید. از آنجایی که افت فعال‌سازی طرف کاتد چندین برابر(تقریباً چهار برابر) افت فعال‌سازی آند می‌باشد، لذا از افت فعال‌سازی آند در مقابل افت کاتد صرف نظر می‌­گردد. در این حالت ولتاژ پیل برابر خواهد بود با: