Optimization Oxygen and Hydrogen Input Velocities by Golden Section Method with 3D Multifluid Model in COMSOL for PEMFCs

Authors : Ezgi BAYRAKDAR ATEŞ, Ahmet EGE

Pages : 1489-1507

Doi:10.29130/dubited.995420

View : 17 | Download : 10

Publication Date : 2022-07-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Üç boyutlu (3D), gaz-sıvı çok fazlı bir akış ve taşıma modeli, birkaç farklı operasyonel parametre ile bir proton değişim membranlı yakıt hücresinde (PEMFC) akış ve taşıma olaylarını simüle etmek için COMSOL Multiphysics'te geliştirilmiştir. Oksijen ve hidrojen giriş hızlarındaki değişikliklerin elektrotlardaki konsantrasyon değişikliği, polimerik membrandaki akım yoğunluğu ve hücre performansı üzerindeki etkileri PEMFC'de incelenmiştir. Sayısal yöntem için COMSOL'da yapılan simülasyonlar, hız vektörü, yerel akım yoğunluğu, aşırı potansiyel, oksijen ve su konsantrasyonlarının dağılımlarının sağladığı fiziksel ve temel anlayışa vurgu yapılarak sunulmuştur. Altın Oran Yöntemi kullanılarak, hız vektöründeki değişimin optimizasyonu hız değerleri için sayısal modellere dayalı olarak yapılmıştır. Sonuçlar, hesaplamalı ve sayısal yöntemlerin büyük bir uyum içinde olduğunu göstermiştir. Hücre performansında verimliliğin bir ölçüsü olarak kullanılan polarizasyon eğrisi, sonuçları destekleyici niteliktedir. Veriler, optimum model için elde edilen güç yoğunluğunun % 92,87 gibi bir model başarımı ile daha yüksek olduğunu göstermektedir. Mevcut kullanılan PEMFC ile karşılaştırıldığında % 4,2 ile % 7,1 arasında hidrojen tasarrufu sağlanırken, elektrik verimliliği artışı %1 ile %2,4 arasında olmuştur.
Keywords : Yakıt hücresi, HAD analizi, su yönetimi, altın oran metodu, Comsol Multifizik, optimizasyon