fa بررسی پارامتری جامع لایه کاتالیست کاتدی پیل سوختی غشا تبادل پروتون بر اساس ساختار کلوخه‌ای فن آوري هاي انرژي هاي تجديد پذير Renewable Energy Technologies پژوهشي Research لایه کاتالیست اغلب نازک‌ترین لایه در پیل سوختی است، اما به خاطر چند فازی، تخلخل و واکنش‌های الکتروشیمیایی پیچیده‌ترین قسمت است. عملکرد پیل سوختی غشا تبادل پروتون شدیدا متأثر از عملکرد لایه کاتالیست کاتد است. در این تحقیق یک مدل یک بعدی، دما ثابت و پایا با ساختار کلوخه‌ای برای لایه کاتالیست کاتد در نظر گرفته‌شده و توسعه یافته است. پس از نوشتن معادلات حاکم لایه کاتالیست، معادلات دیفرانسیلی برای متغیرهای مستقل دانسیته جریان، غلظت اکسیژن و افت فعال‌سازی حاصل‌شده که به همراه شرایط مرزی مربوطه یک دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی مرتبه اول غیرخطی را تشکیل می‌دهند. دستگاه معادلات با کد‌‌نویسی در نرم‌افزار Matlab نسخه 2011، به وسیله روش پرتابی و توابع مساله مقدار مرزی حل شده‌ است. پس از اعتبار سنجی مدل با نتایج تئوری و تجربی، مطالعه پارامتری جامعی از اثر چهارده پارامتر شامل پارامترهای عملیاتی دما، فشار و اشباع آب و پارامترهای ساختاری لایه کاتالیست مانند مقدار پلاتین، جز حجمی یونومر، تخلخل و ضخامت لایه کاتالیست، شعاع و تخلخل کلوخه و غیره بر عملکرد پیل سوختی انجام شده است. مشخص شد که پارامترهای اشباع آب، شعاع کلوخه و جز حجمی یونومر بیشترین تاثیر را بر عملکرد لایه کاتالیست دارند. The catalyst layer is often the thinnest layer in the fuel cell, but is often the most complex part due to multiple phases, porosity, and electrochemical reactions. The performance of proton exchange membrane (PEM) fuel cell is strongly affected by the cathode catalyst layer performance. In this study, a steady state isothermal one-dimensional agglomerate model is considered and developed for the cathode catalyst layer. After writing the governing equations for the catalyst layer, differential equations for independent variables of current density, oxygen concentration and activation overpotential obtained that form a coupled system of first-order nonlinear ordinary differential equations (ODE’s) with the related boundary conditions. Then coupled system of ODE’s is solved through coding in Matlab software version 2011, using a shooting method, boundary value problem (BPV). After validating the model against experimental and theoretical results, a comprehensive parametric study is performed on the effects of fourteen parameters including operational parameters namely temperature, pressure and saturation liquid water, and structural parameters such as platinum loading, ionomer volume fraction, porosity and thickness of catalyst layer, radius and porosity of agglomerate and etc. on the catalyst layer performance. It was found that saturation liquid water, ionomer volume fraction and agglomerate radius have the greatest effect on the performance. پیل سوختی غشا تبادل پروتون, مدل کلوخه‌ای, عملکرد پیل سوختی, مدل‌سازی لایه کاتالیست کاتد, مطالعه پارامتری جامع PEM Fuel Cell, Agglomerate Model, Fuel cell Performance, Cathode Catalyst Layer Modeling, Comprehensive Parametric Study 0 0 http://necjournals.ir/browse.php?a_code=A-10-603-1&slc_lang=fa&sid=1 bagher kazeminasab باقر کاظمی نسب b_kazeminasab@srbiau.ac.ir 10031947532846002288 10031947532846002288 Yes Science and Research Branch, Islamic Azad University دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران soosan rowshanzamir سوسن روشن ضمیر rowshanzamir@iust.ac.ir 10031947532846002289 10031947532846002289 No Iran University of Science and Technology دانشگاه علم و صنعت ایران hossein ghadamian حسین قدمیان h.ghadamian@merc.ac.ir 10031947532846002290 10031947532846002290 No Materials and Energy Research Center پژوهشگاه مواد و انرژی