INVESTIGATE THE EFFECT OF OPERATING PRESSURE VARIATION ON THE PEM FUEL CELL PERFORMANCE

Abstract

ABSTRACT

Due to fossil fuel depilation concerns, and effort to reduce environmental pollution to make our universe an eco-friendly place for all think life. The invention of new renewable energy sources is considered a vital issue. All countries around the world aim to produce clean and sustainable energy. The most common energy uses in daily life are hydrogen energy and solar energy. PEM Fuel cell model with (2.5e-05) active area and a single parallel flow channel have been presented in this study. PEM Fuel cell model implemented in the interface of ANSYS-WORKBENCH-FLUENT 19-2. As a computational fluid domain, CFD commercial software investigates, the behavior of the PEM fuel cell, by varying the operating pressure values (1-3-5 bar) and selecting the proper operation pressure values, and investigating the effect of operating pressure values on the current density and PEM Fuel cell performance.

It is observed that when the working pressure of the cell is increased, the flow rate of the reactant gases increases too, and therefore results in an increase in the performance of the fuel cell, it has been observed that increasing the operating pressure of the fuel cell leads to an increase in the rate of the electrochemical reaction. The highest mass fraction of hydrogen gases has been noted on the working pressure of 3 Bar. The highest cell working temperature has been noted on the 3 Bar.

ÖZET

Fosil yakıtların tükenme endişeleri ve çevre kirliliğini azaltma çabası nedeniyle evrenimizi tüm düşünen yaşam için çevre dostu bir yer haline getirmektedir. Yeni yenilenebilir enerji kaynaklarının icadı hayati bir konu olarak kabul edilmektedir. Dünyadaki tüm ülkeler temiz ve sürdürülebilir enerji üretmeyi hedeflemektedir. Günlük hayatta en yaygın enerji kullanımları hidrojen enerjisi ve güneş enerjisidir. Bu çalışmada (2.5e-05) aktif alana ve tek paralel akış kanalına sahip PEM yakıt hücresi modeli sunulmuştur. ANSYS-WORKBENCH-FLUENT19-2 arayüzünde uygulanan PEM yakıt hücresi modeli. Hesaplamalı bir akışkan alanı olarak CFD ticari yazılımı, çalışma basıncı değerlerini (1-3-5 bar) değiştirerek ve uygun çalışma basıncı değerlerini seçerek ve çalışma basıncı değerlerinin akım üzerindeki etkisini araştırarak PEMFC'lerin davranışını araştırmıştır.

PEM yakıt hücresi simülasyon sonuçları, artan PEMFC çalışma basıncının, hücrenin termodinamik özelliklerini iyileştirdiğini göstermiştir. Pilin çalışma basıncının Artmasıyla reaktan gazların akış hızının da arttığı ve dolayısıyla yakıt pilinin performansında bir artışa neden olduğu gözlenmiştir, yakıtın çalışma basıncının artması da gözlenmiştir. Hücre elektrokimyasal reaksiyon hızında bir artışa yol açar. Hidrojen gazlarının en yüksek kütle oranı 3 bar çalışma basıncında kaydedilmiştir. En yüksek hücre çalışma sıcaklığı 3 barda kaydedilmiştir.