نوآوری محققان دانشگاه امیرکبیر برای بهبود خنک‌کاری پیل‌های سوختی

به گزارش صنعت نیوز، پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر در قالب رساله دکتری، روش نوینی برای بهبود خنک کاری پیل های سوختی غشا پلیمری معرفی کردند.

بهنام وجودی دانش آموخته مقطع دکتری در رشته مهندسی مکانیک با راهنمایی و هدایت دکتر محمدرضا حاج محمدی و دکتر علی احمدپور از اعضای هیات علمی دانشگاه طرح تحقیقانی را با عنوان «خنک کاری پیل سوختی غشاء پلیمری با کمک جریان دوفاز تیلور» را اجرایی کردند.

وجودی درباره این طرح گفت: در حال حاضر جامعه و صنعت جهانی متمایل به انرژی های پاک و تجدید پذیر است. تولید انرژی با استفاده از روش‌های جدیدی که عاری از آلودگی‌های زیست محیطی باشند یک مزیت در دنیای امروز محسوب می شوند.

به گفته وی؛ پیل‌های سوختی غشاء پلیمری (PEMFC) یک وسیله الکتروشیمیایی هستند که انرژی شیمیایی سوخت خود (هیدروژن) را به برق تبدیل می‌کند. این تبدیل انرژی بدون هیچ گونه آلودگی است؛ چرا که محصولات این وسیله الکتریسیته، آب و گرما هستند به همین دلیل تحقیق و توسعه در مورد پیل‌های سوختی در دنیا توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است.

این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر، خنک‌کاری را یکی از مسایل مهم در پیل سوختی غشاء پلیمری عنوان کرد و یادآور شد: این پیل‌های سوختی را باید در بازه دمایی قابل قبولی نگه داشت زیرا در دماهای بالاتر، این پیل از کار می افتد و دیگر قادر به تولید برق نیست. بر این اساس در این پروژه تحقیقات ما بر روی بهبود خنک کاری پیل سوختی غشاء پلیمری به منظور افزایش توان تولیدی آن متمرکز بود.

وی اضافه کرد: بر این اساس در طی این مطالعات ابتدا تعداد زیادی از روش‌هایی که تا حال در مورد خنک کاری پیل سوختی استفاده شده است مورد بحث و بررسی قرار گرفت و مزایا و معایب هر کدام آنها استخراج شد و در ادامه روش جدید و رویکرد نو استفاده از جریان دوفاز تیلور برای افزایش انتقال گرما و خنک کاری مطرح شده و مورد بررسی عددی قرار گرفت.

به گفته وی؛ این روش برای اولین بار در زمینه خنک کاری پیل سوختی ارائه شده است.

وجودی خاطر نشان کرد: مطابق با نتایج به دست آمده از این تحقیق، جریان دوفاز تیلور آب-هوا عملکرد بسیار مناسب‌تری در مقایسه با جریان تک فاز آب از خود نشان داده و در خنک کاری پیل‌های سوختی با توان تولیدی بالا می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. در حقیقت خنک کاری بهینه و یکنواخت پیل سوختی سبب افزایش توان تولیدی و طول عمر آن می شود.

وی با اشاره به فرایند انجام این پروژه توضیح داد: روش اجرای کار به صورت شبیه سازی عددی بر مبنای دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بوده که توسط نرم افزار متن باز OpenFOAM انجام شد. سعی بر این شده که تمامی شرایط واقعی حاکم بر این تجهیز فیزیکی در معادلات مربوط دیده شود.

وجودی استفاده از پیل‌های سوختی به عنوان یک منبع تولید الکتریسیته را قابل کاربرد در صنایع مختلف دانست و از جمله کاربردهای آن را مربوط به صنایع حمل نقل مثل خودروهای الکتریکی، صنایع دفاعی، تولید برق برای مناطق دورافتاده و با فاصله از مراکز شهری دانست.

وی اضافه کرد: تولید برق برای مناطقی که دسترسی به برق شهری ندارد مثل یک روستای و یا یک مرکز تحقیقاتی دور افتاده و کاربردهای متحرک آن برای تولید برق برای مسائل حمل و نقل مثل وسایل سبک همچون موتور، دوچرخه، اسکوتر و یا وسایل سنگین تر همچون خودروهای برقی، اتوبوسهای برقی، تجهیزات حمل بار، در صنایع دفاعی مثل پهبادها و صنایع فضایی است.

این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر انتشار دو مقاله ISI با درجه Q۱ در مجله های Communications in heat and mass transfer و International Journal of Thermal Science را از دیگر دستاوردهای این رساله دکتری عنوان کرد.

وی تاکید کرد: پیل سوختی غشاء پلیمری هم اکنون در اکثر کشورها و صنایع پیشرفته در حال استفاده و بهره برداری است ولی روش خنک کاری با استفاده از جریان دو فاز آن برای اولین بار در این رساله دکتری ارائه شده است.از مزایای رقابتی این روش خنک کاری توانایی بالای آن در انتقال گرما و خنک کاری در مقایسه با روش‌های هم ارز دیگر آن است. به‌طوری‌که در شرایط برابر طرح ارائه شده توانایی بالاتری در خنک کاری نسبت به سایر روش‌های مطرح دارد.

*