مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز چهارشنبه ۲۶ مهر ۱۳۹۶

بررسی ساختاری مدل توده‌ای کاتالیست کاتد و مقایسه آن با مدل هموژن در پیل سوختی پلیمری

چکیده



کاتالیست یکی از اجزای مهم پیل‌سوختی است که مدل‌سازی و بهینه‌سازی آن تاًثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی عملکرد و قیمت پیل سوختی پلیمری دارد. علی رغم موفقیت‌هایی که در دو دهه گذشته در جهت افزایش عملکرد پیل سوختی بدست آمده است ولی هنوز واکنش کند اکسیژن در لایه کاتالیست کاتد و محدودیت های انتقال جرم از عوامل اصلی کاهش راندمان و عملکرد پیل سوختی پلیمری محسوب می‌شوند. هدف از این مقاله مدل سازی لایه کاتالیست کاتد پیل سوختی پلیمری به دو صورت هموژن و توده ای و مقایسه آن ها با هم است. معادلات حاکم شامل معادله نفوذ اکسیژن، معادله نرخ انجام واکنش های الکتروشیمیایی، معادلات انتقال پروتون و الکترون و معادلات کمکی هستند که توسط نرم افزار متلب حل شده و با داده های آزمایشگاهی و عددی موجود در مقالات اعتبارسنجی شده اند. نتایج نشان می دهند که در یک ضریب تخلخل ثابت، با افزایش شعاع توده ها و ضخامت یونیمر اطراف آن ها ، افت فعال سازی افزایش و غلظت اکسیژن در محل های واکنش کاهش می یابند که این منجر به افت منحنی عملکرد پیل سوختی می‌شود. همچنین با کاهش هرچه بیشتر شعاع توده ها ساختار مدل توده ای بسمت مدل هموژن میل کرده و منحنی عملکرد پیل سوختی بر مبنای مدل توده ای به سمت منحنی عملکرد پیل سوختی بر مبنای مدل هموژن میل می کند.


مشخصات

مشخصات

توسط: حسن حسن زاده؛ محمود راستی مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1396 شمسی تعداد صفحات: 11 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۶/۳/۲۹ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: بررسی ساختاری مدل توده‌ای کاتالیست کاتد و مقایسه آن با مدل هموژن در پیل سوختی پلیمری حجم: 1.22 مگابایت فرمت فایل: pdf قیمت: 1200 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

نمای مطلب

بررسی ساختاری مدل تودهای کاتالیست کاتد و مقایسه آن با مدل هموژن در پیل سوختی پلیمری



مقدمه



با وجود پیشرفتهای قابل ملاحظهای که در دهه گذشته در مورد بهبود عملکرد  افزایش عمر و کاهش قیمت پیل سوختی پلیمری بهدست آمده است  ولی هنوز عامل اصلی در افت ولتاژ و کاهش راندمان پیل سوختی پلیمری  سنتیک کند واکنش اکسایش اکسیژن در کاتالیست کاتد و محدودیتهای انتقال جرم محسوب میشوند  همچنین مدلسازی کاتالیست در جهت استفاده بهینه از کاتالیزور  عوامل محدودکننده انتقال جرم در کاتالیست کاتد ارزیابی شوند تا ارتباط بین مشخصههای ساختاری کاتالیست و مشخصههای عملکردی پیل سوختی به درستی مشخص شوند بررسی محدویتهای انتقال جرم در کاتالیست متخلخل پیل سوختی موض پیچیدهای است که بررسی جامع آن مدلسازی دقیقی را میطلبد  در همین راستا در یکی دو دهه گذشته مدلهای مختلف با میزان متفاوتی از دقت و جزئیات جهت ارزیابی کاتالیست کاتد ارائه شده است که میتوانا این مدلها را به سه دسته کلی مدل فصل مشترک  هموژنو تودهای  تقسیمبندی کرد  هر کدام از این مدلها دارای مزایا و معایبی است که در ادامه در مورد آنها بحث میشود مدل فصل مشترک مدل فصل مشترک جزء مدلهای ساده اولیه که جهت مدلسازی تمام و یا قسمتی از پیل سوختی مورد استفاده قرار گرفته است  دراین مدل در حقیقت تاثیر پارامترهای غیر از لایه کاتالیست برر منحنی عملکرد پیل سوختی در نظر گرفته میشود  لایه کاتالیست در این مدلسازی به عنوان یک فصل مشترک در نظر گرفته شده  بدون اینکه به ضخامت  ترکیب و ساختار کاتالیست توجه شود  در اینن مدل از یک معادله برای سنیتک واکنش استفاده میشود که به عنوان شرط مرزی در فصل مشترک لایه نفوذی گاز و غشاء مورد استفاده قرار میگیرد تا تاثیر وجود لایه کاتالیست بر عملکرد پیل سوختی درنظر گرفته شود  روشن است که به کمک این مدل نمیتوان افت اهمی و افت انتقال جرم در پیلسوختی را مدلسازی کرد  در نتیجه این مدل میتواند فقط در چگالی جریانهای کم که افتها ناچیزند رفتار پیل سوختی را به خوبی ارزیابی کند       مدل هموژن مدل هموژن مدل به نسبت سادهای که به دلیل انطباق خوب نتایج آن با دادههای تجربی به خصوص در چگالی جریانهای متوسط و پایینتر در دهه قبل در بسیاری از مدلهای پیل سوختی استفاده شده است  در این مدل فرض میشود که لایه کاتالیست دارای ضخامتی یکنواخت بوده و دارای توزیع یکنواختی از ذرات خیلی کوچک پلاتین  کربن  یونیمرر و فضای خالی است که در سراسر لایه کاتالیست به صورت یکنواخت توزیع شدهاند  مدلهای هموژن منتشر شده در یکی دو دهه اخیر را میتوان به دو دسته کلی تقسیمبندی کرد  دسته اول مدلهایی که در آنها کاتالیست بدون توجه به ترکیب و فقط با انتخاب مقادیر ثابتی برای ضریب نفوذ موثر و ضریب تخلخل مدلسازی شدهاند  از آن جمله میتوان به مدلهای برناردی و وربوگی  مدل جنگ و همکاران  مدل اشاره کرد که کاتالیست بدون توجه به ترکیب کاتالیست و با انتخاب مقادیر ثابتی برای ضرایب تخلخل و نفوذ مدلسازی و تحلیل پارامتری شدهاند  دسته دوم مدلهایی که اثر ترکیب لایه کاتالیست بر ضریب نفوذ موثر و ضریب تخلخل در نظر گرفته شده است  یعنی در این مدلها علاوهبر معادلات حاکم  معادلات دیگری برای ضریب نفوذ موثر و ضریب تخلخل برحسب ترکیب لایه کاتالیست استخراجج شده است  مدلهای مار قدیریمقدم و کرمانی  خواجهحسینی و همکاران جزء این مدلهاست  مار در مدل هموژن خود اثر ترکیب کاتالیست را در مدلسازی در نظر گرفته و روابطی جهت محباسبه ضریب تخلخل و ضریب نفوذ موثر کاتالیست به صورت تابعی از پارامترهای کربن  پلاتین  یونیمر و فضای خالی بهدست آوردهاند  همچنین قدیریمقدم و کرمانی  مانند مدل پیشین به ترکیب لایه کاتالیست و اثر آن بر ضریب نفوذ موثر و ضریب تخلخل توجه کردهاند و لایه کاتالیست کاتد را با در نظر گرفتن ترکیب لایه کاتالیست مدلسازی و معادلاتی با جزئیات بیشتر برای ضریب نفوذ موثر و ضریب تخلخل بهدست آوردهاند  خواجهحسینی و همکاران  لایه کاتالیست را با در نظر گرفتن ترکیب به صورت هموژن مدلسازی و تاثیر شش پارامتر کسر حجمی یونیمر  ضخامت لایه کاتالیست  میزان بارگذاری پلاتین و کربن  ضریب تخلخل لایه نفوذی گاز و میزان نفوذ لایه نفوذی گاز را بر افت فعالسازی بررسی کردند  مدلسازی دسته دوم دقیقتر و بهینهسازی کاتالیست امکانپذیر است  هرچند مدل هموژن از مدل فصلل مشترک دقیقتر است  ولی با این وجود در چگالی جریانهای بالا نتایج آن با دادههای تجربی منطبق نیست  از اینرو تعدادی از محققین تلاش کردند تا نتایج مدل هموژن را به گونهای اصلاح کنند که نتایج آن با دادههای تجربی همخوانی مناسبی داشته باشد  در این راستا کیم و همکاران  در تحقیقات تجربی خود روی کاتالیست کاتد نشان دادند که برای پیشبینی منحنی عملکرد پیل سوختی در چگالی جریانهای بالا براساس مدل هموژن لازم است یک عبارت نمایی به افتهای پیل بببوختی اضافه بثبد  اما اضافه کردن این عبارت نمایی که دارای ثوابت مختلفی است که وابسته به ترکیب و شرایط کارکرد پیل سوختی است ساده نیست؛ لازم بود مدل دیگری برای کاتالیست ابداع شود تا بتواند رفتار پیل سوختی را در همه چگالی جریانها و بدون نیاز به توابت تجربی به درستی ارزیابی کند       مدل تودهای در این مدل هر دو عامل ترکیب و ساختار لایه کاتالیست در مدلسازی آن در نظر گرفته میبثبود  ترکعب مربوط به اجزای تشکعلدهنده لایه کاتالیست اببت  ولی ببباختار چگونگی قرارگیری اجزاءء کاتالیست در کار یکدیگر را نشان میدهد  انگیزه اولیه ابداع این مدل مربوط به عکسهایی است که توسط روش عکسبرداری روبشی  از لایه کاتالیست گرفته شد  در این عکسها لایه کاتالیست به صورت مجموعهای از تودههای کوچک متشکل از ذرات پلاتین  کربن و یونیمر مشاهده شده که به وسیله لایه نازکی از یونیمر احاطه شدهاند  مدلسازی پیل سوختی با در نظر گرفتن این ساختار قادر است عملکرد پیل سوختی را در همه چگالی جریانها بهخوبی ارزیابی کند  سو و همکاران  و   به طریق تحلیلی کاتالیست پیل سوختی را به دو صورت هموژن و تودهای مدلسازی کردهاند  آنها نشان دادند که در چگالی جریانهای بالا اثرات مقاومت نفوذ ناشی از انتقال جرم در برابر مقاومت واکنش با اهمیتتر است  کوشکی و روشنضمیر  با در نظر گرفتن یک لایه میکرو متخلخل در کنار لایه کاتالیست  کاتالیست پیل سوختی را به صورت تودهای تحلیل پارامتری و بهینهسازی کردهاند  معین جهرمی و کرمانی  کاتالیست را به صورت تودهای مدلسازی کرده و ضمن مقایسه منحنی عملکرد پیل سوختی در دو مدل هموژن و تودهای تاثیر پارامترهای ساختاری و عملکردی را بر منحنی عملکرد بررسی کردهاند  همان طور که ملاحظه میشود مقالات متعددی در مورد مدلسازی کاتالیست کاتد پیل سوختی به صورت هموژن و تودهای ارائه شده است  ولی در این مقالات این دو مدل با جزئیات با یکدیگر مقایسه نشدهاند  در این مقاله ضمن مدلسازی کاتالیست کاتد پیل سوختی به دو صورت هموژن و تودهای با توجه به ترکیب و ساختار کاتالیست با جزئیات با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفتهاند     توصیف مدل شکل   شماتیک کاتالیست کاتد پیل سوختی پلیمری را نشان میدهد  مطابق شکل اکسیژن انتقالیافته از طریق لایه نفوذی گاز کاتد با پروتون انتقال یافته از طریق غشاء و الکترون انتقالیافته از مدار خارجی به صورت رابطه     واکنش داده و آب و حرارت تولید میشوند  



یا نفوذ معکوس از غشاء و یا از هر دو طریق از کاتالیست خارج شوند  چرا که در غیر این صورت آب منفذهای الکترود کاتد را پر کرده و با وش غرقابشدگی کارایی پیل سوختی به شدت کاهش مییابد     معادلات حاکم جهت مدلسازی کاتالیست لازم است معادلات حاکم استخراج شوند  ابتدا معادلات پایه استخراج و یا معرفی میشوند  سپس معادلات کمکی که بیانکننده ترکیب و ساختار پیل  در هر دو ن مدل کاتالیست ارائه خواهند شد  معادلات پایه شامل معادله نفوذ اکسیژن  معادله نرخ انجام واکنشهای ا لکتروشیمیایی و در نهایت معادلات انتقال پروتون و الکترون است که به ترتیب توسط قانون فیک  رابطه باتلر  والمر و قانون اهم بیان میشوند  جهت استخراج معادلات این دو مدل از مفروضات زیر استفاده میشوند  مدلها یک بعدی و پایا در نظر گرفته شده است  گازها از قانون گاز ایدهال پیروی میکنند  کاتالیست در شرایط همدما و همفشار کار میکند  فضاهای خالی کاتالیست و یونیمر کاملا پر آب فرض شدهاند  در مدل تودهای  تودهها به صورت کروی شکل در نظر گرفته شدهاند       معادلات پایهه معادله نفوذ اکسیژن در طول لایه کاتالیست و معادله افت فعالسازی در دو مدل فرم یکسانی دارند  ولی معادله نرخ انجام واکنش در دو مدل متفاوت است   نفوذ اکسیژن مطابق شکل   با انتخاب یک حجمم کنترل در لایه کاتالیست و نوشتن معادلات موازنه شار اکسیژن و چگالی جریان پروتون به صورت رابطه  در رابطه   حجم کل لایه کاتالیست به ترتیب برابر با حجم فضای خالی  حجم یونیمر و حجمم پلاتین  کربن در لایه کاتالیست است  با تقسیم کردن طرفین بر حجم کل لایه کاتالیست رابطه      به رابطه      تبدیل خواهد شد:واکنش واقعی بر واحد حجم جرم پلاتین است  ترکیب و ساختار کاتالیست درر مدل تودهای در مدل تودهای هر دو عامل ترکیب و ساختار در مدلسازی در نظر گرفته میشود  ترکیب کاتالیست در دو مدل هموژن و تودهای یک مفهوم دارد  ولی ساختار آنها متفاوت است  ترکیبب مربوط به اجزای تشکیلدهنده لایه کاتالیست ابببت  ولی ساختار نحوه قرارگیری اجزاء کاتالیست را در کنار یکدیگر نشان میدهد  مدل هموژن در حقیقت مدلی بدون ساختار است که در آن فرض میشود اجزاء تشکیلدهنده کاتالیست یعنی پلاتین  کربن  یونیمر و فضای خالی در سراسر آن به طور یکنواخت توزیع شدهاند در صورتی که در مدل تودهای  تودهها به صورت کروی  گاهی استوانهای  فرضض میشوند که مطابق شکل   لایه نازکی از یونیمر اطراف آنها را احاطه کرده است  در رابطه  کسر حجمی یونیمر در لایه کاتالیست است که در مدل تودهای مقدار آن از رابطه  محاسبه میشود      همانطور که پیشتر اشاره شد در مدل تودهای مطابق شکل   لایه کاتالیست به صورت مجموعهای از تودههای کوچک متشکل از ذرات پلاتین  کربن و یونیمر تشکیل شدهاند  تودهها به شکل کروی  گاهی استوانهای  فرض میشوند که به وسیله لایه نازکی از یونیمر احاطه شدهاند  تودهها توسط یونیمر به یکدیگر متصل شده و در حد فاصل آنها ممکن است فضاهای خالی وجود داشته باشند  مولکولهای اکسیژن پس از رسیدن به فصل مشترک لایه نفوذی گاز و کاتالیست  ابتدا در یونیمر آبدار و آب موجود در فضاهای بین تودهها حل شده و سپس به صورت یک گونه حل شده به طرف سطح تودهها نفوذ میکنند  در مرحله بعد اکسیژن در لایه یونیمر اطراف تودهها نفوذ کرده و خود را به محلهای واکنش در داخل تودهها میرسانند  در رابطه  درجه حرارت عملکرد پیل سوختی   به ترتیب فشارهای جزئیی هیدروژن و اکسیژن در کانالهای پیل سوختی است اعتبارسنجی مدل مدلسازی در این قسمت به بررسی اعتبارسنجی دو مدل هموژن و تودهای و نتاچ مدلسازی میپردازیم  مقدار دادههای مورد استفاده در حالت پایه در جدول   آورده شده است  در شکل و منحنیهای تغییرات غلظت بدون بعد و چگالی جریان بدون بعد در طول لایه کاتالیست در مدل هموژن با نتایج مار و لی   مقایسه شده است  همانطور که ملاحظه میشود  از دقت خوبی برخودار  جهت مقایسه دو مدل لازم است که توزیع غلظت در مدل هموژن نیز ترسیم شود  بنابراین در شکل   منحنیهای توزیع غلظت در لایه کاتالیست با ضخامت  میکرومتر در مدل هموژن ترسیم شده است  همانطور که مشاهده میشود با افزایش چگالی جریان نرخ انجام واکنش افزایش یافته و غلظت اکسیژن در طول لایه کاتالیست به سرعت کاهش مییابد  اکسیژن در چگالی جریانهای متوسط به بالا در ابتدای لایه کاتالیست مصرف شده؛ بنابراین ضخامت کمی از لایه کاتالیست مورد استفاده قرار میگیرد  از اینرو در محدوده جریانهای عملی فقط بخش بسیار کوچکی از لایه کاتالیست مورد استفاده قرار میگیرد  از اینرو بهینهسازی لایه کاتالیست با توجه به شرایط کارکردی آن میتواند در مقدار پلاتین مصرف شده و در قیمت پیل سوختی تآثیر قابل ملاحظهای داشته باشد  در شکل  منحنی عملکرد پیل سوختی بر پایه مدل تودهای با نتایج تجربی تسیانلی و همکاران  مقایسه شده که نتایج آن از دقت قابل قبولی برخودار است  نتایج در چگالی جریانهای متوسط و کمتر با نتایج تجربی انطباق بسیار خوبی دارند  ولی با افزایش چگالی جریان مقدارخطا اندکی افزایش مییابد که دلیل آن میتواند مفروضات ساده کنندهای باشد که در مدلسازی کاتالیست و دیگر اجزاء پیل سوختی به کار رفته است  در شکل منحنیهای تغییرات افت فعالسازی در هر دو مدل هموژن و تودهای برحسب چگالی جریان ترسیم شده است  خط پر نشاندهنده منحنی افت فعالسازی مدل هموژن است که به جز در چگالی جریانهای خیلی کم  در باقی چگالی جریانها دارای تغییرات تقریبآ ثابتی است  همچنین منحنی خطچین نشاندهنده منحنی تغییرات افت فعالسازی در مدل تودهای است  در چگالیی جریانهای متوسط و کمتر افت فعالسازی پیشبینیشده توسط دو مدل یکسان است  ولی رفتهرفته با افزایش چگالی جریان افت فعالسازی در مدل تودهای افزایش مییابد بهطوری که در چگالی جریان حدی که در آن غلظت واکنشگران در محلهای واکنش به صفر میل میکند  افت فعالسازی بهشدت افزایش یافته و ولتاژ خروجی پیل سوختی بهشدت کاهش مییابد  اختلاف نتاچ در دو مدل کاتالیست از آنجا ناشی میشود که در مدل تودهای تاثیر ساختار کاتالیست در مدلسازی منظور شده است که این منجر به درنظر گرفتن یک مقاومت اضافی  یونیمر اطراف تودهها  در معادله واکنش میشود که در چگالی جریانهای بالا محدودیت جدی در مقابل انتقال جرم ایجاد کرده و سبب میشود که ولتار خروجی پیل سوختی مطابق شکلو به طور ناگهانی کاهش یابد و با مقایسه با نتایج تجربی شکل مشاهده میشود که مدل تودهای در چگالی جریانهای بالا سازگاری بیشتری با نتایج تجربی دارد  در شکل منحنی تغییرات غلظت اکسیژن حل شده در طول لایه کاتالیست در دو مدل هموژن و تودهای با ضخامت میکرومتر در ضریب تخلخل  با یکدیگر مقایسه شدهاند  خط پر منحنی تغییرات غلظت



اکسیژن در مدل هموژن را نشان میدهد و منحنیهای خطچین تغییرات غلظت در داخل تودهها را به ازای مقادیر مختلف شعاع توده و ضخامت یونیمر اطراف توده را نشان میدهنده به دلیل وجود یونیمر اطراف تودهها مقاومت در مقابل واکنش در مقایسه با مدل هموژن بیشتر و در نتیجه غلظت اکسیژن در داخل تودهها از غلظت هموژن کمتر است  هر چه ضخامت لایه اطراف تودهها افزایش مییابد غلظت اکسیژن در سطح تودهها  واکنش  کاهش یافته و اکسیژن کمتری به سطح واکنش میرسد در نتیجه در چگالی جریان کمتری به چگالی جریان حدی میرسیم  در شکل     منحنیهای افت فعالسازی برحسب اندازههای مختلف   و   در چگالی جریان پایه نشان داده شده است  خط پر نشاندهنده تغییرات افت فعالسازی برای مدل هموژن و خطوط خطچین برای مدل تودهای به ازای مقادیر مختلف گلو   در ضریب تخلخل  ترسیم شده است  نخست تغییرات افت فعالسازی در طول لایه کاتالیست برای هر دو مدل ناچیز است که میتواند به دلیل کوچک بودن ضخامت کاتالیست باشد  دوم مقدار افت فعالسازی برای مدل هموژن از مدل تودهای کمتر است و با کاهش اندازه  



  مدل تودهای به مدل هموژن  نزدیک شده و مقدار افت فعالسازی به افت فعالسازی مدل هموژن میل میکند  در شکل    تآثیر اندازه توده بر منحنی عملکرد پیل سوختی را نشان میدهد  نسبت اندازه تودهها به گونهای انتخاب شدهاند که ضریب تخلخل ثابت بماند؛ بنابراین با افزایش اندازه توده و یونیمر اطراف آن مقاومت در مقابل واکنش افزایش یافته و غلظت اکسیژن در محلهای واکنش کاهش مییابد که این منجر به افت عملکرد پیل سوختی میشود  با کاهش شعاع توده و یونیمر اطراف آن  منحنی عملکرد بهبودیافته و منحنی عملکرد مدل کاتالیست تودهای به منحنی عملکرد مدل هموژن نزدیک میشود  زیرا مدل هموژن در حقیقت همان مدل تودهای است که در آن اندازه تودههایش بسیار که حک اثر تغییر شعاع توده بر منحنی عملکرد پیل سوختی در شکل    در یک ضخامت ثابت بررسی شده است  در یک   ثابت  با افزایش شعاع توده ضریب تخلخل افزایش مییابد  بنابراین انتظار میرود که منحنی عملکرد پیل سوختی بهبود یابد  ولی بهبود نیافته است که دلیل آن را میتوان با توجه به شکل  منحنی تغییرات سطح کل تودهها برحسب شعاع بدون بعد تودهها در ضخامتهای مختلف یونیمر اطراف توده نشان داده شده است  سطح کل تودهها با کاهش ضخامت توده افزایش مییابد؛ بنابراین اکسیژن بیشتری به سطح واکنش میرسند و منحنی عملکرد بهبود مییابد  در ضخامت ثابت با افزایش شعاع توده ابتدا سطح کل تودهها افزایش یافته و سپس با شیب بسیار کمی کاهش مییابد  به طوری که مقدار سطح تودهها به ازای شعاعهای تقریبآ برابرند به این دلیل منحنی عملکرد تغییر چندانی نکرده است در شکل و  تاثیر ضخامت یونیمر اطراف توده بر منحنی عملکرد پیل سوختی در یک شعاع توده نشان دادهه شده است  منحنی عملکرد با افزایش ضخامت یونیمر اطراف توده کاهش مییابد  زیرا ضریب تخلخل مطابق شکل    با افزایش ضخامت یونیمر کاهش مییابد و با کاهش ضریب تخلخل غلظت اکسیژن در سطح واکنش کاهش مییابد  از سویی دیگر در یک شعاع ثابت با افزایش ضخامت یونیمر مطابق شکل    سطح کل تودهها کاهش یافته و در نتیجه غلظت اکسیژن در سطح واکنش کاهش مییابد و این منجر به افت منحنی عملکرد میشود    جمعبندی در این مقاله کاتالیست کاتد پیل سوختی پلیمری به صورت هموژن و تودهای مدلسازی شده و با یکدیگر مقایسه شدهاند  معادلات حاکم همراه با معادلات  کمکی بیانکننده ترکیب و ساختار کاتالیست به همراه شرایط مرزی توسط نرمافزار متلب و روش تیراندازی حل و با نتایج عددی و تجربی موجود در مقالات معتبر اعتبارسنجی شدهاند  منحنی تغییرات غلظت در مدل هموژن نشان میدهد که با افزایش چگالی جریان ضخامت کمی از لایه کاتالیست مورد استفاده قرار میگیرد؛ بنابراین بهینهسازی کاتالیست بسته به محدوده چگالی جریان کاری امری لازم و اقتصادی است  مقایسه منحنیهای افت فعالسازی دو مدل نشان میدهند که دو مدل در چگالی جریانهای متوسط و کمتر افتهای فعالسازی یکسانی را دارند  ولی در چگالی جریانهای بالا در مدل تودهای به دلیل در نظر گرفتن مقاومت ناشی از ساختار  افت فعالسازی ناشی از انتقال جرم آن بیشتر است  با کاهش اندازه تودهها منحنی عملکرد پیل سوختی با مدل تودهای به سمت مدل هموژن میل میکند  چرا که در حقیقت مدل هموژن همان مدل تودهای که در آن اندازه تودهها بسیار کوچک شده است  بررسی تاثیر اندازه شعاع تودهها و اندازه یونیمر اطراف آن بر منحنی عملکرد نشان میدهد که اگر نسبت شعاع به ضخامت به گونهای انتخاب شود که ضریب تخلخل ثابت بماند با کاهش شعاع و ضخامت اطراف توده مقاومت در برابر واکنش کاهش یابد  ولی از طرف دیگر بببطح کل تودهها افزایش مییابد  


مطالب پیشنهادی
متأسفانه موردی یافت نشد.
ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015