پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 399 |
| تعداد مقالات | 5,389 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,287,993 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,882,739 |
مطالعه عددی و آزمایشگاهی رفتار خمشی صفحات دوقطبی کامپوزیتی پیل سوختی پلیمری | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 4، دوره 55، شماره 8، آبان 1402، صفحه 995-1008 اصل مقاله (1.25 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2023.21720.7495 | ||
| نویسندگان | ||
| لیلا امامی1؛ محمد مهدی برزگری* 2؛ محمد رضا زمانی1 | ||
| 1دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران، ایران | ||
| 2دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده علوم و فناوری شمال، فریدونکنار، ایران | ||
| چکیده | ||
| پیل‌های سوختی پلیمری به‌عنوان مولد انرژی، انرژی شیمیایی سوخت را به صورت مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید. از اجزای مهم پیل‌های سوختی پلیمری، صفحات دوقطبی هستند که نقش توزیع سوخت و اکسیدان و تسهیل مدیریت آب در داخل سلول و انتقال جریان الکتریکی را بر عهده دارند. در این پژوهش، نحوه‌ی شکست صفحات دوقطبی کامپوزیتی پایه گرافیت پیل‌های سوختی پلیمری تحت اثر بارهای خمشی به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفت. صفحات دوقطبی کامپوزیتی ساده و دارای سوراخ با رویکرد تعیین پایداری خمشی تحت بار استاتیکی آزمایش و شبیه‌سازی شد. در تحلیل عددی، شبیه‌سازی مکانیکی به کمک روش اجزای محدود و با استفاده از نرم‌افزار آباکوس بکار گرفته شد. در ادامه پس از ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی، آزمون تجربی خمش سه‌نقطه‌ای بر روی آن‌ها با هدف صحه‌گذاری نتایج شبیه‌سازی انجام شد. در پایان، نتایج تحلیل‌های عددی و تجربی رفتار خمشی صفحات دوقطبی کامپوزیتی با یکدیگر مقایسه شد. مقایسه نتایج تحلیل‌های عددی و تجربی نشان داد که نتایج این دو روش انطباق قابل قبولی با یکدیگر داشته‌اند. علاوه بر این، وجود درصد گرافیت بالا و همچنین شکنندگی بالا موجب تضعیف جسم شده و تیرهایی از این جنس افزایش خیز نمونه را در پی داشته که این مسئله تنها به علت پیوند مولکولی گرافیت رخ می‌دهد که باعث سُر خوردن گرافیت می‌شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پیل سوختی پلیمری؛ صفحات دوقطبی کامپوزیتی؛ خمش سه نقطه‌ای؛ شبیه‌سازی اجزای محدود؛ تحلیل تجربی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical and Empirical Investigation on Bending Behavior of Composite Bipolar Plates for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Leyla Emami1؛ Mohammad Mahdi Barzegari2؛ Mohammad Reza Zamani1 | ||
| 1Faculty of Martial and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran | ||
| 2Northern Research center for science & Technology, Malek Ashtar University of Technology, Fereydunkenar, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Polymer electrolyte membrane fuel cells, as an energy generator, convert the chemical energy of the fuel directly into electrical energy. An important component of polymer fuel cells is bipolar plates, which are responsible for the distribution of fuel and oxidants and facilitate the management of water inside the cell and the transmission of electric current. In this study, the fracture method of graphite-based composite bipolar plates of polymer fuel cells under bending loads was investigated experimentally and numerically. Simple and perforated composite bipolar plates were tested and simulated with the approach of determining flexural stability under static load. In numerical analysis, mechanical simulation using the finite element method and Abaqus software were used. Then, after making the laboratory samples, the experimental test of three-point bending was performed on them to validate the simulation results. Finally, the results of numerical and experimental analyses of the flexural behavior of composite bipolar plates were compared with each other. A comparison of the results of numerical and experimental analyses showed that the results of these two methods had an acceptable agreement with each other. In addition, the presence of a high percentage of graphite as well as high fragility weakens the body, and beams of this material increase the specimen of the sample, which occurs only due to the molecular bond of graphite, which causes the graphite to slip. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Polymer fuel cell, Composite bipolar plates, Three-point bending, Finite element simulation, Experimental analysis | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] F. Barbir, S. Yazici, Status and development of PEM fuel cell technology, International Journal of Energy Research, 32(5) (2008) 369-378. [2] E.Afshari, A.Khayam, Numerical investigation of polymer fuel cell performance with honeycomb flow field, Numerical methods in Engineering, 33(2) (2015) 69-86. (in Persian). [3] S. Dhakate, R. Mathur, B. Kakati, T. Dhami, Properties of graphite-composite bipolar plate prepared by compression molding technique for PEM fuel cell, International Journal of Hydrogen Energy, 32(17) (2007) 4537-4543. [4] H. Chen, X.-H. Xia, L. Yang, Y.-d. He, H.-b. Liu, Preparation and characterization of graphite/resin composite bipolar plates for polymer electrolyte membrane fuel cells, Science and Engineering of Composite Materials, 23(1) (2016) 21-28. [5] M. Okhawilai, A. Pengdam, R. Plengudomkit, S. Rimdusit, Effects of Graphene and Graphite on Properties of Highly Filled Polybenzoxazine Bipolar Plate for Proton Exchange Membrane Fuel Cell: A Comparative Study, Carbon-related Materials in Recognition of Nobel Lectures by Prof. Akira Suzuki in ICCE, (2017) 211-259. [6] D. Khaerudini, G. Prakoso, D. Insiyanda, H. Widodo, F. Destyorini, N. Indayaningsih, Effect of graphite addition into mill scale waste as a potential bipolar plates material of proton exchange membrane fuel cells, in: Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 2018, pp. 012050. [7] E.Abdollahi, F.Ghasemi, R.Abdollahmirzaei., Experimental analysis of the mechanical behavior of composite bipolar plates in a polymer fuel cell, Journal of Tabriz University Mechanical Engineering, 47(3) (2017) 149-158. (in Persian). [8] S.-J. Kang, D.O. Kim, J.-H. Lee, P.-C. Lee, M.-H. Lee, Y. Lee, J.Y. Lee, H.R. Choi, J.-H. Lee, Y.-S. Oh, Solvent-assisted graphite loading for highly conductive phenolic resin bipolar plates for proton exchange membrane fuel cells, Journal of Power Sources, 195(12) (2010) 3794-3801. [9] M. Soleimani Alavijeh, H. Kefayati, A. Nozad Golikand, S. Shariati, Synthesis and characterization of epoxy/graphite/nano-copper nanocomposite for the fabrication of bipolar plate for PEMFCs, Journal of Nanostructure in Chemistry, 9 (2019) 11-18. [10] N.A.M. Radzuan, A.B. Sulong, M.R. Somalu, A.T. Abdullah, T. Husaini, R.E. Rosli, E.H. Majlan, M.I. Rosli, Fibre orientation effect on polypropylene/milled carbon fiber composites in the presence of carbon nanotubes or graphene as a secondary filler: Application on PEM fuel cell bipolar plate, International journal of hydrogen energy, 44(58) (2019) 30618-30626. [11] P. Liang, D. Qiu, L. Peng, P. Yi, X. Lai, J. Ni, Contact resistance prediction of proton exchange membrane fuel cell considering fabrication characteristics of metallic bipolar plates, Energy conversion and management, 169 (2018) 334-344. [12] M.B. Burkholder, N.S. Siefert, S. Litster, Nonlinear analysis of voltage dynamics in a polymer electrolyte fuel cell due to two-phase channel flow, Journal of Power Sources, 267 (2014) 243-254. [13] A. Hillerborg, M. Modéer, P.-E. Petersson, Analysis of crack formation and crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements, Cement and concrete research, 6(6) (1976) 773-781. [14] R. Yeetsorn, W.P. Ouajai, K. Onyu, Studies on surface modification of polypropylene composite bipolar plates using an electroless deposition technique, RSC advances, 10(41) (2020) 24330-24342. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 234 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 357 |
||
