@article { author = {Afshari, Ebrahim and Pirkandi, Jamasb}, title = {Comparison of PEM Fuel Cell Performance with Metal Foam and Parallel Channel as Flow-Field Gas Distributor}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {4}, number = {3}, pages = {123-136}, year = {2014}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2014.345}, abstract = {In this paper, metal foams as flow field are used in structures to effectively distribute the gaseous reactants for the electrochemical reactions, reduce weight, save the cost of machining of flow-field channels and enhance performance in the PEM fuel cells. A 3D model is considered and a set of equations consist of continuity, momentum, species and charge together with electrochemical kinetics in the form of single domain is developed and solved numerically. The comparison is made between the PEM unit cell with metal foam and parallel channel as flow-field gas distributor. The results show that after using metal foam flow field designs, the reactant gases transfer and current density increases and gases and current density distribution improves. The performance of the cell with metal foam are similar to cell with paralle channels for low and intermediate current densities; however by increasing current density, the cell with metal foam has better performances, due to omit of ribs effects. Furthermore, metal foam high permeability and foam structure help distributing the reactant gases evenly while keeping pressure loss and therefore parasitic power loss.low.}, keywords = {PEM fuel cell,Metal Foam, Gas Channel,Permeability,CFD}, title_fa = {مقایسه عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری با کانال ساده و فوم فلزی به عنوان توزیع کننده جریان}, abstract_fa = {به منظور، توزیع یکنواخت گازهای واکنشگر، کاهش وزن، صرفه جویی در هزینه ماشینکاری کانال های جریان و عملکرد بهتر پیل سوختی غشا پلیمری، در این مقاله از فوم فلزی به عنوان توزیع کننده گازها استفاده می شود. با توسعه یک مدل سه بعدی، معادلات پیوستگی، بقای مومنتوم، اجزا، شارژ و انرژی به همراه روابط الکتروشیمیایی در نواحی مختلف پیل با یک مدل تک ناحیه ای و به روش عددی حل شده اند و عملکرد پیل با فوم فلزی با پیل های متداول مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهند که در پیل با فوم فلزی، انتقال گازهای واکنشگر به لایه های کاتالیست و میزان چگالی جریان بیشتر و توزیع گازها و چگالی جریان در دانسیته جریان های بالا، بسیار یکنواخت تر است. در دانسیته جریان های پایین و متوسط، عملکرد پیل با فوم فلزی و کانال معمولی تقریباً مشابه یکدیگر است؛ اما در دانسیته جریان های بالا، عملکرد پیل با فوم فلزی به دلیل انتقال بالاتر اجزا و از بین رفتن افت های انتقال جرم ناشی از شانه های کانال بهتر است. به دلیل ضریب نفوذپذیری بالای فوم فلزی، افت فشار این پیل ها در مقایسه با پیل های متداول اندکی بیشتر است و این مساله، نگرانی ناشی از افزایش مصرف توان پیل در سیستم های جانبی پیل را بر طرف کرده و استفاده از فوم های فلزی را بسیار توجیه‌پذیر می‌سازد.}, keywords_fa = {پیل سوختی غشا پلیمری,فوم فلزی,کانال جریان,نفوذپذیری,دینامیک سیالات مجاسباتی}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_345.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_345_c28f8825446d3ffd431d8682fbd28ed3.pdf} }