دانشگاه مازندران

عنوان:

طراحی بهینه هندسه میدان جریان در پیل سوختی پلیمری با استفاده از الگوریتم ژنتیک

جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مکانیک- ساخت وتولید

استاد راهنما:

دکتر محسن شاکری

استاد مشاور:

دکتر کورش صدیقی

مهر ماه 88

چکیده

پیل هاى سوختی، دستگاه هاى الکتروشیمیایی هستند که براى تبدیل مستقیم سوخت به انرژی الکتریکی به کار می روند. یکی از مهمترین نوع پیلهای سوختی، پیل سوختی پلیمری است که کاربرد فراوانی دارد. در حالت کلی دو نوع بهینه سازی در پیل سوختی پلیمری میتوان انجام داد : بهینه سازی در طراحی و ساخت

بهینه سازی پارامترهای فرآیندی

دسته اول که به بهینه سازی در ساخت اشاره دارد، به مواردی همچون نوع کانال جریان، هندسه کانال، جنس اعضای تشکیل دهنده پیل و همچنین یک پیکربندی مناسب و … برمی­گردد. این پارامترها گرچه پارامترهای بسیار مهم و موثری هستند ولی به هیچ وجه در طی فرآیند قابل تغییر نیستند و در کل فرآیند ثابت اند. دسته دوم که مربوط به پارامترهای عملکردی یا پارامترهای فرآیندی است شامل پارامترهای نظیر فشار سمت آند، فشار سمت کاتد، دمای کارکردی پیل سوختی، نرخ جریان ورودی در سمت آند و کاتد و …… هستند که قابلیت انعطاف داشته و در طول فرآیند می­توانند تغییر کنند. تحقیق حاضر بعلت مشکلات موجود در بهینه سازی پارامترهای هندسی، به بهینه سازی سه پارامتر فشار سمت آند، فشار سمت کاتد و دمای کارکردی پیل سوختی پرداخته که در میان پارامترهای فرآیندی از اهمیت وافری برخوردار است.

در این تحقیق الگوریتم ژنتیک به عنوان یکی از قویترین ابزارهای بهینه سازی به کار گرفته شده است و از نرم افزار پیل سوختی نوشته شده در گروه پژوهشی دانشگاه که بر اساس حل تحلیلی پیل سوختی عمل می کند، جهت ایجاد منحنی پلاریزاسیون و سپس منحنی توان استفاده شده است. ماکزیموم مقدار منحنی توان میزان بهینگی پارامترها (تابع برازندگی) در نظر گرفته شده است.

در الگوریتمهای ژنتیک معمولا از روش کدگذاری در مبنای دو برای مقادیر پارامترها استفاده می شود ولی برای راحتی کار و ایجاد سرعت بیشتر، در الگوریتم به کار گرفته شده از روش کدگذاری اعداد حقیقی بهره گرفته شده است همچنین برای عدم از بین رفتن جوابهای برازنده در نسلهای میانی از الگوریتم نخبه گرا استفاده شده است. در جدول زیر مقادیر به دست آمده برای سه پارامتر فوق و همچنین مقادیر بهینه گزارش شده از مقاله سلیمان و همکارش ]1[ آورده شده است.

در این تحقیق نمودارهای ماکزیمم توان بر حسب فشارهای جزیی آند و کاتد نشان داد تغییرات فشار سمت آند نسبت به تغییر مشابه فشار در سمت کاتد، در راندمان خروجی بسیار موثرتر است و حساسیت فشار آند نسبت به فشار کاتد بسیار بیشتر است که دلیل آن اهمیت انجام واکنشها و سوخت مصرفی در سمت آند است.

مقدار به دست آمده برای دمای کارکردی پیل نشان می دهد افزایش دما تا حدی بر راندمان پیل اثر مثبت گذاشته ولی اگر دما از مقدار خاصی تجاوز کند راندمان پیل کاهش چشمگیری خواهد داشت که این اتفاق را می توان به دلیل خشک شدن بیش از اندازه غشا توجیه نمود.

واژه های کلیدی :

پیل سوختی پلیمری، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، پارامتر های فرآیندی، ماکزیموم توان

فهرست مطالب

فصل اول: 1

1-1 پیش‌ گفتار 2

1-2 پیل سوختی چیست‌ ؟ 2

1-3 بهینه سازی پارامترهای پیل سوختی پلیمری 4

1-3-1 بهینه سازی پارامترهای فرآیندی 4

1-3-2 بهینه سازی در طراحی و ساخت پیل 5

1-4 پژوهشهای انجام شده در مورد بهینه سازی پارامترهای فرآیندی پیل سوختی پلیمری 6

1-5 بهینه سازی پارامترهای فرآیندی پیل سوختی پلیمری 8

فصل دوم: 11

2-1 تاریخچه مختصری از پیل‌های سوختی 12

2-2 انواع پیلهای سوختی : 15

2-2-1 پیل‌های سوختی آلکالینی 16

2-2-2 پیلهای سوختی پلیمری 16

2-2-3 پیل‌های سوختی اسید فسفریکی 16

2-2-4 پیل‌های سوختی کربنات مذاب 17

2-2-5 پیل‌های سوختی اکسید جامد 17

2- 3 طریقه عملکرد پیل سوختی پلیمری 17

2-4 اهمیت نیازمندی به پیل‌های سوختی 20

2-4-1 بازدهی بالا 20

2-4-2 تنظیم سیستم بر حسب نیاز 20

2-4-3 سازگاری با قوانین محیط زیست 20

2-4-4 انعطاف پذیری نسبت به سوخت 21

2-4-5 افزایش تولید و کاهش توزیع 21

2-4-6 عدم نیاز به تعمیر 21

2-4-7 عدم انتشار یا حداقل پراکندگی انرژی 21

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد 

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: