Ин таҳқиқот бо истифода аз модели сеченака ва бисёрфазаи динамикаи ҳисоббарории моеъҳо омӯхтааст, ки истифодаи варақи тунуки металлӣ бо сӯрохиҳои диаметрашон 100 µm ба ҷойи коғази анъанавии нахи карбон дар тарафи катоди ҳуҷайраи сӯзишвории дорои мембранаи мубодилаи протон ба интиқоли гармӣ, оксиген ва об чӣ гуна таъсир мерасонад. Гузаронандагии гармии қабати диффузияи газии металлӣ 20 W/(m·K) ва барои муқоиса гузаронандагии қабати диффузияи газии нахи карбон 0,5 W/(m·K) қабул шудааст. Гузаронандагии баланди гармии металл хориҷ кардани гармии партовиро дар зичиҳои баланди ҷараён осон кардааст; дар ҳалли муваффақи дорои баландтарин зичии ҷараёни баррасишуда афзоиши максималии ҳарорат дар дохили ҳуҷайра тақрибан ба 2,5 °C маҳдуд мондааст.

Модел нишон додааст, ки бо зиёд шудани зичии ҷараён аз 1,0 A/cm² то 4,0 A/cm² миқдори миёнаи об дар мембрана аз сатҳи тақрибан \(\lambda=7\) то сатҳи наздик ба гидрататсияи пурра, яъне \(\lambda=14\), баланд мешавад. Аммо афзоиши истеҳсоли об танҳо мембранаро намнок накардааст. Тақрибан дар фосилаи 2–3 A/cm² дар қабати катализатории катод ва қабати микросӯрох моеъи обӣ пайдо шудан гирифта, махсусан дар зери барҷастагиҳои сахти ҳамшафати канали ҷараён об ҷамъ шудааст. Ин об интиқоли оксигенро ба қабати катализатор душвор карда, зичии ҷараёни дастрасро маҳдуд кардааст.

Дар ҳоле ки модели содакардашудаи якфазаи якченака ҷараёни ҳаддии назариявиро тақрибан 10,8–11,0 A/cm² пешгӯӣ кардааст, модели сеченакаи бисёрфаза нишон додааст, ки ҳадд тақрибан дар минтақаи 5–6 A/cm² қарор дорад. Азбаски дар таҳқиқот ҳалли 5,0 A/cm² аз ҷиҳати ададӣ ба таври устувор анҷом дода нашуд, тақсимоти муфассал барои 4,0 A/cm² оварда шудааст. Муҳаққиқон арзёбӣ кардаанд, ки маҳдудият на аз норасоии оксиген дар канали вурудӣ, балки аз зиёд шудани муқовимати интиқоли оксиген дар натиҷаи мавҷудияти оби моеъ дар қабатҳои сӯрохдор ба вуҷуд меояд.

Фишори баланди катод мушкили дигари системавиро низ ба вуҷуд меорад. Компрессор ҳангоми баланд кардани ҳарорати ҳавои вурудӣ намии нисбии онро коҳиш медиҳад. Дар модели якченака ҳисоб шудааст, ки дар ҳарорати муҳити 30 °C ҳарорати ҳавои баромади компрессор дар баъзе нуқтаҳои корӣ метавонад аз 100 °C зиёд шавад. Аз ин рӯ, таҳқиқот пешниҳод мекунад, ки ба ҷойи намноккунандаи анъанавии мембранавӣ системае омӯхта шавад, ки пас аз компрессор қатраҳои оби тақрибан 25 µm-ро пош диҳад. Интизор меравад, ки бухоршавии қатраҳо ҳаворо ҳамзамон хунук ва намнок кунад; аммо ин роҳҳал дар таҳқиқоти мазкур мустақиман моделсозӣ ё таҷрибавӣ санҷида нашудааст.

Аҳамияти эҳтимолӣ аз нигоҳи Туркия

Дар таҳқиқот маълумоти марбут ба ҳуҷайраи сӯзишворӣ, иқлим, нақлиёт ё парвоз аз Туркия истифода нашудааст. Бо вуҷуди ин, усул барои тарҳрезии ҳуҷайраҳои сӯзишвории PEM бо зичии баланди қувва дар ҳавопаймоҳои гидрогенӣ, ҳавопаймоҳои бесарнишин, нақлиёти вазнини тиҷоратӣ, воситаҳои баҳрӣ ва системаҳои нерӯи статсионарӣ, ки метавонанд дар Туркия таҳия шаванд, аҳамият дорад. Аз ҷумла, он ки қабатҳои тунуки металлии диффузияи газ идоракунии гармиро беҳтар мекунанд, вале хатари обгириро аз байн намебаранд, нишон медиҳад, ки танҳо ба гузаронандагии гармии мавод тамаркуз кардан кофӣ нест.

Барои интиқоли натиҷаҳо ба системае дар Туркия бояд геометрияи воқеии варақи металлӣ чен карда шавад, рафтори рӯйпӯш ва зангзанӣ омӯхта шавад, ҳароратҳои гуногуни иқлимӣ ва фишорҳои баландӣ ба модел илова гарданд, рафтори динамикии компрессорҳо ва системаҳои намноккунии маҳаллӣ арзёбӣ шавад ва ҳисобҳо бо санҷишҳои таҷрибавии як ҳуҷайра ё стеки кӯтоҳ тасдиқ карда шаванд. Таҳқиқот исбот намекунад, ки ягон системаи ҳуҷайраи сӯзишвории Туркия метавонад дар зичии ҷараёни 5–6 A/cm² кор кунад, барои авиатсия бехатар аст ё намноккунии пошишӣ аз системаҳои мембранавӣ ба таври қатъӣ беҳтар мебошад.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Дар ҳуҷайраҳои сӯзишвории PEM қабати диффузияи газ ба расидани оксиген аз канали ҷараён ба қабати катализатор, хориҷ кардани оби реаксия, гузаронидани ҷараёни барқ ва интиқоли гармӣ ба лавҳаи биполярӣ мусоидат мекунад. Қабатҳои анъанавии диффузияи гази катодӣ асосан аз коғази нахи карбон сохта мешаванд. Гарчанде ки сӯрохнокии ин мавод баланд аст, гузаронандагии гармии онҳо дар самти ғафсӣ одатан маҳдуд мебошад.

Таҳқиқот омӯхтааст, ки агар ба ҷойи коғази нахи карбон варақи тунуки металлӣ бо сӯрохиҳои мунтазам, ки бо усулҳои монанд ба хӯрдани кимиёвӣ сохта шудаанд, истифода шавад, ҳуҷайра дар зичиҳои баланди ҷараён чӣ гуна рафтор мекунад. Саволи асосӣ ин аст, ки оё гузаронандагии баланди гармии варақи металлӣ метавонад ҳуҷайраро аз аз ҳад зиёд гарм шудан муҳофизат кунад ва баъд аз он кадом механизми интиқол ҳадди иҷроишро муайян мекунад.

Реаксияҳои электрохимиявӣ дар ҳуҷайраи сӯзишвории PEM

Дар тарафи анод гидроген ба протонҳо ва электронҳо ҷудо мешавад:

\[ \mathrm{H_2 \rightarrow 2H^+ + 2e^-} \]

Дар тарафи катод оксиген бо протонҳои аз мембрана омада ва электронҳои аз занҷири беруна воридшуда пайваст шуда, об ҳосил мекунад:

\[ \mathrm{\frac{1}{2}O_2 + 2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2O} \]

Реаксияи умумии ҳуҷайра чунин аст:

\[ \mathrm{H_2+\frac{1}{2}O_2\rightarrow H_2O} \]

Ҳангоми гузаштани электронҳо аз занҷири беруна ва тавлиди қувваи барқ, протонҳо аз мембранаи электролитӣ мегузаранд. Қисме аз обе, ки дар катод ҳосил мешавад, мембранаро намнок мекунад, қисми дигар ба фазаи газ бухор мешавад ва қисми дигар метавонад дар сӯрохиҳо ҳамчун моеъ ҷамъ шавад.

Чаро қабати диффузияи газии металлии сӯрохдор пешниҳод мешавад?

Дар варақҳои металлӣ диаметри сӯрох, ҷойгиршавии сӯрох ва зичии сӯрохро ҳангоми истеҳсол муайян кардан мумкин аст. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки ҳангоми мавҷуд будани ҳавои хушк дар вуруди канал, сӯрохнокии паст метавонад оби реаксияро дар наздикии мембрана нигоҳ дорад; ҳангоми ҳаракат ба самти баромад, ки оксиген кам ва намӣ зиёд мешавад, зичии баландтари сӯрох метавонад интиқоли оксигенро осон кунад.

Набудани сӯрохиҳо дар зери барҷастагиҳои сахт метавонад муқовимати тамоси барқӣ ва гармиро кам кунад. Бо вуҷуди ин, сӯрохиҳои рост дар металл танҳо интиқолро дар самти ғафсӣ таъмин мекунанд. Барои расонидани оксиген ба зери барҷастагиҳои сахт бояд байни варақи металлӣ ва қабати катализатор қабати микросӯрох истифода шавад.

Ғафсии номиналии варақи металлии истифодашуда дар таҳқиқот 50 µm, диаметри сӯрох 100 µm ва сӯрохнокии он %39,3 аст. Гарчанде ки сӯрохнокии коғазҳои нахи карбон метавонад тақрибан ба %80 расад, варақи металлӣ хеле тунук ва дорои гузаронандагии гармии хеле баландтар мебошад.

Фарзияҳои асосии модел

• Ҳал дар ҳолати устувор аст; оғозёбӣ, тағйири бор ё ҳаракатҳои гузарои об моделсозӣ нашудаанд.
• Фазаи газ идеалӣ ва каме фишурдашаванда қабул шудааст.
• Ҷараён ламинарӣ қабул шуда, модели турбулентӣ истифода нашудааст.
• Фазаи моеъ фишурданашаванда ва аз оби соф иборат аст.
• Барои фазаҳои газ ва моеъ муодилаҳои ҷудогонаи бақо ҳал шудаанд.
• Потенсиали барқӣ ва кинетикаи муфассали электрод ҳал нашудаанд.
• Зичии ҷараёни маҳаллӣ бо муносибати содакардашудаи вобаста ба консентратсияи маҳаллии оксиген ҳисоб шудааст.
• Коэффитсиенти кашиши электроосмотикӣ доимӣ ва баробар ба як қабул шудааст.
• Шиддати зиёдатии умумии доимӣ дар қабатҳои катализатории катод ва анод 550 mV қабул шудааст.
• Варами мембрана, ки метавонад тақрибан ба %15 расад, сарфи назар шудааст.
• Гузариши салибии гидроген ва оксиген аз мембрана моделсозӣ нашудааст.

Муодилаҳои бақои бисёрмоеъӣ

Муодилаи пайвастагӣ барои фазаҳои газ ва моеъ дар шакли умумии зерин ҳал шудааст:

\[ \nabla\cdot\left(\varepsilon r_\alpha \rho_\alpha \mathbf{U}_\alpha\right) = \varepsilon S_{c\alpha} + \left(\dot{m}_{\alpha\beta}-\dot{m}_{\beta\alpha}\right) \]

\(\varepsilon\) сӯрохнокӣ, \(r_\alpha\) ҳиссаи ҳаҷмии фаза, \(\rho_\alpha\) зичӣ ва \(\mathbf{U}_\alpha\) вектори суръатро нишон медиҳад. Аъзои охир интиқоли масса байни фазаҳоро аз сабаби бухоршавӣ ва конденсатсия ифода мекунанд. Барои каналҳои кушода ва сӯрохиҳои варақи металлӣ сӯрохнокӣ баробар ба як қабул шудааст.

Тавозуни импулси ҳар як фаза фишор, таниши часпакӣ, муқовимати муҳити сӯрохдор ва интиқоли импулс аз тағйири фазаро дар бар мегирад:

\[ \nabla\left( \varepsilon r_\alpha\rho_\alpha \mathbf{U}_\alpha\otimes\mathbf{U}_\alpha - \nabla\boldsymbol{\tau}_\alpha \right) = \varepsilon r_\alpha \left(\mathbf{B}_\alpha-\nabla P\right) + \left( \dot{m}_{\alpha\beta}\mathbf{U}_\beta - \dot{m}_{\beta\alpha}\mathbf{U}_\alpha \right) \]

Тензори таниш:

\[ \boldsymbol{\tau}_\alpha = \mu_\alpha \left[ \nabla\mathbf{U}_\alpha+ \left(\nabla\mathbf{U}_\alpha\right)^T \right] \]

мебошад. Интиқоли капиллярӣ ва муқовимати ҷараёни навъи Darcy дар қабатҳои сӯрохдор бо қувваҳои ҳаҷмие, ки ба муодилаҳои импулс илова шудаанд, ифода карда шудаанд.

Интиқоли оксиген, буғи об ва энергия

Интиқоли ҳар як ҷузъи омехтаи газ бо муодилаи зерин ҳисоб шудааст:

\[ \nabla\cdot(\rho_g\mathbf{U}_gY_i) - \nabla\cdot(\rho_gD_{i,m}\nabla Y_i) = S_i \]

\(Y_i\) ҳиссаи массавӣ ва \(D_{i,m}\) коэффитсиенти диффузияи дугонаи ҷузъро дар гази заминавӣ нишон медиҳад. Ҳангоми ҳал кардани оксиген ва буғи об дар катод, нитроген гази заминавӣ мебошад. Дар анод омехтаи дугонаи гидроген ва буғи об қабул шудааст.

Тавозуни энергия дар фазаҳои моеъ:

\[ \nabla\cdot(\rho_\alpha\mathbf{U}_\alpha H_\alpha) - \nabla\cdot(k_\alpha\nabla T_\alpha) = S_{h\alpha} \]

аст. Энталпияи умумӣ:

\[ H_\alpha=h_\alpha+\frac{1}{2}U_\alpha^2 \]

таъриф шудааст. Дар минтақаҳои сахт, ба монанди варақи металлӣ ва мембрана, гузариши устувори гармӣ бо:

\[ \nabla\cdot(k_s\nabla T)=0 \]

муодила ҳал шудааст.

Зичии газ ва диффузия дар муҳити сӯрохдор

Зичии газ бо муносибати гази идеалӣ ҳисоб шудааст:

\[ \rho=\frac{pM_{\mathrm{mix}}}{RT} \]

Массаи молекулавии омехта:

\[ M_{\mathrm{mix}}=\sum_{i=1}^{n}x_iM_i \]

муайян шудааст. Коэффитсиенти самараноки диффузия дар муҳити сӯрохдор бо истифода аз сӯрохнокӣ ва печутоб чунин ислоҳ шудааст:

\[ D_{i,j,\mathrm{eff}}=D_{i,j}\frac{\varepsilon}{\tau} \]

Дар сӯрохиҳои рости варақи металлӣ печутоб як ва дар қабати микросӯрох се қабул шудааст.

Интиқоли об дар мембрана

Соҳаи дуюми ҳисоббарории таҳқиқот интиқоли оби ҳалшударо дар мембрана ва қабатҳои катализатор ҳисоб мекунад. Муодилаи асосӣ:

\[ \frac{\rho_{\mathrm{mem}}}{EW} \nabla\left(D_w^{\mathrm{mem}}\nabla\lambda\right)M_w = EOD-NES \]

мебошад. \(\lambda\) миқдори беандозаи об аст, ки шумораи молекулаҳои обро ба ҳар як гурӯҳи кислотаи сулфонӣ дар мембрана ифода мекунад.

Аъзои кашиши электроосмотикӣ:

\[ EOD=n_d\frac{i_{\mathrm{vol}}}{F}M_w \]

ва аъзои ҷаббиш-десорбсияи ғайримувозинатӣ:

\[ NES=\alpha k(C_{w,\mathrm{eq}}-C_w)M_w \]

татбиқ шудааст. Муносибати байни консентратсияи об дар мембрана ва миқдори об:

\[ C_w=\frac{\rho_m}{EW}M_w\lambda \]

аст. Кашиши электроосмотикӣ обро аз анод ба катод мебарад, дар ҳоле ки диффузияи вобаста ба фарқи консентратсия метавонад дар самти муқобил амал кунад. Дар ҳолати устувор тавозуни холиси ин механизмҳо миқдори умумии обе, ки аз мембрана мегузарад, муайян мекунад.

Миқдори оби мувозинатӣ бо муносибати кубии вобаста ба фаъолияти об ҳисоб шудааст:

\[ \lambda_{\mathrm{eq}}^{30^\circ\mathrm{C}} = 0{,}043+17{,}81a-39{,}85a^2+36{,}0a^3 \qquad (a<1) \]

Коэффитсиенти диффузияи об дар мембрана ба \(\lambda\) ва ҳарорат вобаста аст. Муносибати истифодашуда дар модел коҳиши босуръати диффузияро дар миқдори ками об ва гузариш ба минтақаи тақрибан доимӣ ҳангоми \(\lambda>5\) ифода мекунад. Дар ҳамаи нуқтаҳои кори баррасишуда миқдори оби мембрана аз панҷ зиёд мондааст.

Аъзои манбаъ ва масрафи электрохимиявӣ

Масрафи оксиген дар қабати катализатории катод:

\[ S_{\mathrm{O_2}}=-\frac{i_{\mathrm{vol}}}{4F}M_{\mathrm{O_2}} \]

ва истеҳсоли оби моеъ:

\[ S_l=\frac{i_{\mathrm{vol}}}{2F}M_{\mathrm{H_2O}} \]

таъриф шудааст.

Ба ҷойи кинетикаи муфассали Butler–Volmer зичии ҷараёни ҳаҷмии маҳаллӣ бо муносибати содакардашудаи зерин ҳисоб шудааст:

\[ i_{\mathrm{vol}} = i_{\mathrm{vol,ave}} \left( \frac{C_{\mathrm{O_2}}} {C_{\mathrm{O_2,ave}}} \right)^\gamma \]

Дар таҳқиқот \(\gamma=0{,}5\) қабул шудааст. Ҳамин тавр, дар зери сӯрохиҳое, ки консентратсияи оксиген баланд аст, ҷараёни бештар ва дар зери барҷастагиҳои сахте, ки об ҷамъ мешавад, ҷараёни камтар тавлид мешавад. Ин ифода механизмро содда мекунад ва ҳалли мустақими кинетикаи воқеии катализатор нест.

Соҳаҳои ҳисоббарорӣ

Модел аз ду соҳаи ҳисоббарории ҷудогона, вале аз ҷиҳати геометрӣ мувофиқ иборат аст:

• Соҳаи ҳисоббарории I: Каналҳои анод ва катод, фазаҳои газ ва моеъ, GDL-и металлӣ, GDL-и нахи карбонии анод, қабатҳои микросӯрох, қабатҳои катализатор ва тақсимоти ҳарорат дар дохили мембрана ҳал шудаанд. Дар ин соҳа мембрана ҳамчун ҷисми сахти гармигузарон ва барои гузариши намудҳо баста баррасӣ шудааст.
• Соҳаи ҳисоббарории II: Интиқоли оби ҳалшуда дар мембрана ва қабатҳои катализатор, кашиши электроосмотикӣ, ҷаббиши ғайримувозинатӣ ва диффузияи баръакс ҳисоб шудаанд.

Расми 2 ва муодили пуррасаҳифаи он, яъне саҳифаи 29, нишон медиҳанд, ки ду соҳаи ҳисоббарорӣ бо канали катод, GDL-и металлӣ, MPL-и катод, GDL-и анод ва мембрана чӣ гуна мувофиқ карда шудаанд.

Шабакаи ададӣ

Аз сабаби талаботи шабакаи блокии нармафзори CFX-4 танҳо ҳуҷайраҳои шашрӯя истифода шудаанд. Геометрия дар маҷмӯъ аз 507 блок ва 37.920 ҳуҷайра иборат аст. Барои ҳал кардани каҷии сӯрохҳо шабака дар атрофи GDL-и металлӣ зич карда шудааст.

• Дар баландии канали катод 10 ҳуҷайра истифода шудааст.
• Дар баландии канали анод 8 ҳуҷайра истифода шудааст.
• Ҳар як нимсӯрох дар ҳар як ҳамвории уфуқӣ бо 48 ҳуҷайра ва дар самти баландӣ бо 5 қабат ифода шудааст.
• Дар як нимсӯрох ҳамагӣ 240 ҳуҷайра мавҷуд аст.
• Қисми моделшудаи канал ҳамагӣ 0,6 mm дарозӣ дорад.
• Дар геометрияи симметрӣ панҷ нимсӯрох мавҷуд аст.

Таҳқиқот қайд мекунад, ки ҳалкунандаи алгебравии бисёршабака рафтори нисбатан мустақил аз шабакаро таъмин мекунад. Бо вуҷуди ин, ҷадвали мунтазами мустақилияти шабака ё меъёри хатое, ки зичиҳои гуногуни ҳуҷайраҳоро муқоиса кунад, пешниҳод нашудааст.

Воридоти геометрии модели якченака

Гарчанде ки дар Ҷадвали 1 фосилаи сӯрох 0,414 mm дода шудааст, дар параграфи баъдӣ ифодаи 42,4 µm истифода мешавад. Шарҳ дода нашудааст, ки ин ду қимат масофаи байни марказҳо, масофаи байни канорҳои сӯрох ё таърифи дигари геометрӣ мебошанд. Аз ин рӯ, муҳаққиқоне, ки мехоҳанд геометрияро аз нав бисозанд, бояд аз муаллифони аслӣ шарҳ дархост кунанд.

Хосиятҳои маводе, ки дар модели сеченака истифода шудаанд

Гузаронандагии гармии қабати микросӯрох дар модели якченака 1,0 W/(m·K) ва дар модели сеченака 0,5 W/(m·K) қабул шудааст. Дар таҳқиқот таъсири ин тағйирот ба натиҷаҳо алоҳида арзёбӣ нашудааст.

Шароити кори фишори баланд

Дар модели якченака фишори баромади катод 160 kPa ва намии нисбии вуруд танҳо %5 қабул шудааст. Барои ҳар як зичии ҷараён стехиометрияи катод ба тавре ҳисоб шудааст, ки баромади канал ба %100 намии нисбӣ расад.

Дар ҳарорати муҳити 30 °C барои нуқтаи кори 4,0 A/cm² баромади компрессор 374,8 K, тақрибан 101,7 °C мебошад. Ин ҳаво ҳамзамон намии нисбии хеле паст дорад. Аз ин рӯ, баланд шудани фишор дар баробари зиёд кардани консентратсияи оксиген ҳавои вурудиро гарм ва хушк мекунад.

Ҷараёни ҳаддии назариявӣ ва диффузияи оксиген

Дар модели якченака ҷараёни ҳаддӣ бо:

\[ i_L=4FD\frac{C_B}{\delta} \]

муносибат ҳисоб шудааст. Коэффитсиенти диффузияи оксиген дар ҳаво вобаста ба ҳарорат ва фишор чунин татбиқ шудааст:

\[ D_{\mathrm{H_2O-O_2}} = 1{,}87\times10^{-10} \frac{T^{2{,}072}}{P_{\mathrm{atm}}} \]

Бо баланд шудани фишор консентратсияи молярии оксиген зиёд мешавад, аммо коэффитсиенти диффузия кам мегардад. Азбаски модели якфаза баста шудани сӯрохҳоро бо оби моеъ ба ҳисоб намегирад, натиҷаҳои воқеии сеченакаро ба таври назаррас баландтар пешгӯӣ кардааст.

Шарти ҳаддӣ дар қисми кӯтоҳи канал

Гарчанде ки дарозии воқеии канал 120 mm аст, геометрияи сеченака танҳо 0,6 mm дарозӣ дорад. Барои нигоҳ доштани ҳамон суръати вуруд стехиометрияи катод чунин ислоҳ шудааст:

\[ \xi_{\mathrm{corr,c}} = \frac{120}{0{,}6}\xi_c = 200\xi_c \]

Аз ин рӯ, дар қисми кӯтоҳ стехиометрияе истифода шудааст, ки хеле баланд менамояд. Азбаски қисм дар вуруди катод ҷойгир шудааст, ҳангоми тағйири зичии ҷараён сарфи газ доимӣ нигоҳ дошта шуда, бинобар ин стехиометрияи маҳаллии катод ба зичии ҷараён баръакс мутаносиб шудааст.

Дар тарафи анод барои канали пурра стехиометрия 1,05 қабул шудааст; бо фарзияи он ки буриши кӯтоҳ ба баромади анод мувофиқат мекунад, стехиометрияи маҳаллии ислоҳшуда 11 татбиқ шудааст. Азбаски таркиби газ дар қисми кӯтоҳ дар самти канал хеле кам тағйир меёбад, яксамт ё муқобилсамт будани ҷараёнҳои анод ва катод барои натиҷаҳо беаҳамият қабул шудааст.

Кашиши об ва хушкшавии мембрана

Коэффитсиенти холиси кашиши об чунин таъриф шудааст:

\[ r_d= \frac{ \dot{n}_{w,\mathrm{an}}^{\mathrm{in}} - \dot{n}_{w,\mathrm{an}}^{\mathrm{out}} }{ I/F } \]

Кашиши максималӣ, ки дар вуруди гидрогени сершуда бе хушк шудани анод нигоҳ дошта мешавад, чунин ҳисоб шудааст:

\[ r_{d,\mathrm{max}} = \frac{\xi_a}{2} \frac{p_{\mathrm{sat}}(T)} {p_{\mathrm{an}}-p_{\mathrm{sat}}(T)} \]

Ҳангоми гирифтани фишори сершавӣ 47,415 kPa ва фишори анод 101,3 kPa дар 80 °C, \(r_{d,\mathrm{max}}=4{,}84\) ба даст омадааст.

Конденсатсия ва дубора бухор шудани обе, ки аз мембрана мегузарад, гармии ниҳонии муҳимро интиқол медиҳад. Барои \(r_d=0{,}5\) гармии ниҳонии вобаста ба кашиш:

\[ \dot{q}_{\mathrm{drag}} = r_d\frac{I}{F} 41{,}580\ \mathrm{J/mol} \]

ва гармии партовӣ бар асоси талафоти шиддати эквивалентии 600 mV:

\[ \dot{q}_{\mathrm{waste}}=I\times0{,}6\ \mathrm{V} \]

ифода шудааст. Таносуби байни ду қимат:

\[ \frac{\dot{q}_{\mathrm{drag}}} {\dot{q}_{\mathrm{waste}}} \approx0{,}36 \]

ба даст омадааст. Ин ҳисоб нишон медиҳад, ки гармии тағйири фаза ҳангоми ворид ва хориҷ шудани об аз мембрана дар тавозуни гармии ҳуҷайра нодида гирифта намешавад.

Бо зиёд шудани зичии ҷараён оксиген ва ҳарорат чӣ гуна тағйир ёфтанд?

Мувофиқи Расми 5, консентратсияи миёнаи оксиген дар қабати катализатории катод бо зиёд шудани зичии ҷараён пайваста коҳиш ёфтааст. Коҳиши тезтарин дар фосилаи 2–3 A/cm² рух додааст. Муҳаққиқон ин шикастро ба гузариш аз ҷараёни якфаза ба ҷараёни бисёрфазаи дорои оби моеъ вобаста кардаанд.

Ҳарорати максималии маҳаллӣ дар ҳамон фосила боло рафтааст, аммо афзоиш маҳдуд мондааст. Дар 4,0 A/cm² ҳуҷайра тақрибан 2,5 °C аз ҳарорати номиналии кори 80 °C баланд шудааст. Дар муқоиса бо афзоишҳои хеле баландтари ҳарорате, ки дар ҳисобҳои қаблӣ бо коғази нахи карбон гузориш шудаанд, ин натиҷа ба қобилияти баланди варақи металлӣ барои паҳн кардани гармӣ ишора мекунад.

Гидрататсияи мембрана чӣ гуна тағйир ёфт?

Дар Расми 6 миқдори миёнаи оби мембрана дар 1,0 A/cm² тақрибан \(\lambda=7\), дар 2,0 A/cm² тақрибан \(\lambda=10\) ва дар 3–4 A/cm² тақрибан \(\lambda=13–14\) мебошад. Гарчанде ки намии нисбии вуруд танҳо %5 аст, фишори баланд ва оби реаксия мембранаро аз пурра хушк шудан муҳофизат кардаанд.

Дар ҷараёни паст коэффитсиенти холиси кашиши об тақрибан ба як наздик аст. Бо баланд шудани ҷараён намӣ ва аъзои ҷаббиш дар тарафи катод афзуда, таъсири холиси кашиши электроосмотикӣ кам шудааст. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки дар ҳамон шароити вуруди хушк ҳуҷайра метавонад дар 2 A/cm² ва болотар кор кунад, аммо дар борҳои 1 A/cm² ва поёнтар хатари нокифоя намнок шудани мембрана вуҷуд дорад.

Тақсимоти ҳарорат дар ҳолати 4,0 A/cm²

Дар Расми 7 дида мешавад, ки ҳарорати газ дар сӯрохиҳои GDL-и металлӣ аз металли сахти атроф каме баландтар аст. Градиенти ҳарорат байни қабати микросӯрох ва канал ба хориҷ шудани қисми оби ҳосилшуда дар шакли буғ мусоидат мекунад.

Дар қабати катализатории анод ба ғайр аз гармии партовии электрохимиявӣ манбаи иловагии гармӣ мавҷуд аст. Ҳангоми кашиши холиси мусбати об, вақте ки об аз тарафи анод ба мембрана ворид мешавад, гармии конденсатсия ё ҷаббиш озод мешавад. Дар тарафи катод, вақте ки ҳамон об мембранаро тарк мекунад, аъзои хунуккунандаи ҳамон андоза татбиқ шудааст.

Тақсимоти оксиген

Расми 8 нишон медиҳад, ки аз сабаби сарфи хеле баланди газ консентратсияи оксиген дар тӯли қисми 0,6 mm қариб тағйир намеёбад. Баръакс, байни канал ва қабати катализатор дар самти ғафсӣ градиенти қавӣ вуҷуд дорад.

Дар дохили сӯрохиҳои кушодаи варақи металлӣ консентратсияи оксиген тақрибан якхела аст. Муқовимати асосӣ дар қабатҳои микросӯрох ва катализатор, ки дорои оби моеъ мебошанд, ба вуҷуд меояд. Гарчанде ки фишори кории тақрибан 1,74 bar консентратсияи оксигенро дар канал зиёд мекунад, қисман баста шудани сӯрохҳо бо оби моеъ оксигени ба сатҳи катализатор интиқолёфтаро маҳдуд кардааст.

Тақсимоти намии нисбӣ

Дар Расми 9 намии нисбӣ дар канали катод аз сабаби вуруди хушк ва сарфи баланди газ хеле паст аст. Бо вуҷуди ин, дар дохили қабатҳои сӯрохдор намии нисбӣ тақрибан ба як расида ва дар баъзе ҷойҳо зери барҷастагиҳои сахт аз сершавӣ гузаштааст.

Ин ҳолат натиҷаи дуҷониба ба вуҷуд меорад. Намии баланди маҳаллӣ гидрататсияи хуби мембранаро таъмин мекунад, вале ҳамзамон боиси конденсатсия ва пайдоиши оби моеъ мегардад. Аз ин рӯ, муҳофизати ҳуҷайра аз намии паст дар ҷараёни баланд хатари обгириро низ ба миён меорад.

Оби моеъ дар куҷо ҷамъ шудааст?

Расми 10 нишон медиҳад, ки қисми зиёди оби моеъ на дар дохили сӯрохиҳои кушода, балки дар зери барҷастагиҳои сахти варақи металлӣ ҷамъ шудааст. Дар ҳоле ки сӯрохиҳо хушк мондаанд, дар қабати микросӯрох ва қабати катализатор сатҳҳои гуногуни сершавӣ ба вуҷуд омадаанд.

Ҷаҳиши сершавӣ байни қабатҳо аз фарқияти қиматҳои гузаронандагӣ, гидрофобӣ ва сершавии бебозгашт ба вуҷуд меояд. Сершавии бебозгашти қабати катализатор аз қабати микросӯрох баландтар қабул шудааст.

Дар канорҳои вуруд ва баромади қисми модел об бештар аз минтақаи миёна ҷамъ шудааст. Афзоиш дар баромад махсусан аз истифодаи шарти ҳаддии деворӣ ба ҷойи идомаи воқеии канал таъсир гирифтааст. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки ин ҳадди сунъӣ метавонад мушкили ададиро дар ҳалли 5 A/cm² зиёд карда бошад.

Оё истеҳсоли об ва ҷамъшавии об дар як ҷойанд?

Дар Расми 11 баландтарин зичии ҷараёни маҳаллӣ дар зери сӯрохиҳои кушодаи варақи металлӣ дида мешавад. Дар ин минтақаҳо консентратсияи оксиген баландтар буда, оби реаксия бештар истеҳсол мешавад.

Баръакс, баландтарин ҷамъшавии оби моеъ дар зери барҷастагиҳои сахт ба вуҷуд омадааст. Аз ин рӯ, минтақае, ки дар он бештар об истеҳсол мешавад, бо минтақае, ки об аз сабаби муқовимати интиқол ҷамъ мешавад, яксон нест. Байни баландтарин ва пасттарин қиматҳои зичии ҷараёни ҳаҷмии маҳаллӣ тақрибан панҷ баробар фарқ ҳисоб шудааст.

Тақсимоти маҳаллии об дар дохили мембрана

Расми 12 нишон медиҳад, ки миқдори оби мембрана дар зери сӯрохиҳои GDL-и металлӣ камтар аст. Сабаб он аст, ки ҳавои хушки канал аз ин нуқтаҳо мустақиман ба қабатҳои сӯрохдор мерасад.

Фазаи электролит дар қабати катализатории анод аз сабаби кашиши холиси мусбати об нисбат ба электролити тарафи катод беҳтар гидрататсия шудааст. Механизми воқеии гузариши об дар модел диффузияи вобаста ба фарқи консентратсия мебошад; кашиши холиси мусбат ба интиқоли умумии об аз анод ба катод мувофиқат мекунад.

Чаро модели якченака 10–11 A/cm² пешгӯӣ карда, модели сеченака 5–6 A/cm² нишон додааст?

Модели якченака танҳо консентратсияи оксиген дар фазаи газ ва роҳи идеализатсияшудаи диффузияро истифода мебарад. Он ҷамъшавии оби моеъро дар қабатҳои сӯрохдор ба ҳисоб намегирад. Аз ин рӯ, афзоиши оксигене, ки фишори баланд таъмин мекунад, мустақиман ба иҷроиш инъикос шудааст.

Модели сеченакаи бисёрмоеъӣ бошад, конденсатсияи оби реаксия, интиқоли капиллярӣ ва монеаи ҳаҷмии дар сӯрохҳо ба вуҷудомадаро ҳал мекунад. Бо зиёд шудани ҷараён на танҳо масрафи оксиген, балки истеҳсоли об низ зиёд шуда, майдони самараноки гузариши газро хурд кардааст. Ин бозхӯрд ҷараёни ҳаддии назариявиро тақрибан нисф кардааст.

Натиҷаи асосии таҳқиқот ин аст, ки бо гузаронандагии баланди гармии варақи металлӣ маҳдудияти гармиро то андозаи зиёд коҳиш додан мумкин аст; аммо агар идоракунии об ҳал нашавад, интиқоли оксиген ба ҳадди нави иҷроиш табдил меёбад.

Мушкили компрессор ва намноккунӣ

Компрессоре, ки барои фишори баланд лозим аст, ҳавои вурудиро гарм мекунад. Ҳарорати баромади компрессор бо муносибати зерин ҳисоб шудааст:

\[ T_{C,\mathrm{out}} = T_{C,\mathrm{in}} + \frac{T_{C,\mathrm{in}}}{\eta_s} \left[ \left( \frac{P_{C,\mathrm{out}}} {P_{C,\mathrm{in}}} \right)^{1-\frac{1}{\kappa}} -1 \right] \]

Дар модел самаранокии изентропии компрессор %80 ва барои ҳаво \(\kappa=1{,}4\) қабул шудааст. Ҳангоми баланд шудани ҳарорат миқдори буғи оби сершудае, ки ҳаво метавонад нигоҳ дорад, зиёд мешавад; бо ҳамон миқдори мутлақи об намии нисбӣ якбора коҳиш меёбад. Масалан, ҳавои дорои намии %100 дар 20 °C, агар то 80 °C гарм карда шавад, метавонад тақрибан ба %5 намии нисбӣ мувофиқат кунад.

Агар намноккунандаи мембранавӣ пеш аз компрессор ҷойгир шавад, ҳаво дар компрессор дубора гарм мешавад ва намии нисбии он паст мегардад. Агар пас аз компрессор ҷойгир шавад, ҳавои хеле гарм ва хушк метавонад ба мембранаи намноккунанда зарар расонад. Таҳқиқот инчунин ба нуқсонҳое, ба монанди арзиши мембранаҳои навъи Nafion, таъхири идоракунӣ ва мавҷудияти моддаҳои пер- ва полифторалкилӣ ишора мекунад.

Пешниҳоди намноккунии пошишӣ

Муҳаққиқон пешниҳод мекунанд, ки пас аз компрессор ба ҷараёни ҳаво қатраҳои оби микромиқёсӣ пошида шаванд. Бухоршавии қатраҳо метавонад ҳамзамон ду вазифаро иҷро кунад:

• Бо истифода аз гармии ниҳонии бухоршавӣ ҳавои гарми компрессорро хунук кардан.
• Бо илова кардани буғи об ба ҳаво намии нисбиро баланд бардоштан.

Бар асоси як таҳқиқоти қаблии хунуккунии бухоршавӣ қайд шудааст, ки барои бухоршавии пурра қатраҳои диаметрашон тақрибан 25 µm метавонанд мавриди омӯзиш қарор гиранд. Диаметри мувофиқ ба ҳарорати ҳаво, намии нисбӣ, вақти будубоши қатра, геометрияи пошиш ва андозаи зарф вобаста аст.

Ин тарҳи пошишӣ ба модели мавҷудаи ҳуҷайраи сӯзишворӣ дохил карда нашудааст. Шумораи соплоҳо, тақсимоти қатраҳо, таршавии девор, интиқоли оби моеъ, системаи идоракунӣ ва масрафи энергия бояд алоҳида омӯхта шаванд.

Паёми илмии расмҳо

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Модели бисёрмоеъӣ истифода шудааст, ки фазаҳои газ ва моеъро бо муодилаҳои ҷудогонаи бақо ҳал мекунад.
• Оксиген, буғи об, оби моеъ, ҳарорат ва гидрататсияи мембрана дар як чаҳорчӯбаи физикӣ арзёбӣ шудаанд.
• Сӯрохиҳои 100 µm дар варақи металлӣ ба муҳити сӯрохдори муодил содда карда нашуда, мустақиман дар шабака ҳал шудаанд.
• Фарқи байни пешгӯии якфазаи якченака ва натиҷаи бисёрфазаи сеченака шарҳ дода шудааст.
• Маҳдудияти гармӣ аз маҳдудияти интиқоли об ва оксиген ҷудо карда шудааст.
• Таъсири гармии ниҳонии кашиши об аз мембрана ба муодилаи энергия илова шудааст.
• Тамоюлҳои гидрататсияи мембрана ва кашиши холиси об вобаста ба зичии ҷараён пешниҳод шудаанд.
• Нишон дода шудааст, ки тавлиди ҷараёни маҳаллӣ ва ҷамъшавии оби моеъ дар минтақаҳои гуногун ба вуҷуд меоянд.
• Гармшавии компрессор дар сатҳи система ва идоракунии намӣ дар дохили ҳуҷайра якҷо баррасӣ шудаанд.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот

• Таҳқиқот препринте мебошад, ки аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст.
• Танҳо қисми хеле кӯтоҳи канали дарозиаш 0,6 mm моделсозӣ шудааст.
• Ҳадди деворӣ, ки ба ҷойи идомаи воқеии баромад истифода шудааст, метавонад ҷамъшавии маҳаллии обро зиёд карда бошад.
• Ҳалли 5 A/cm² аз сабаби мушкили ададӣ анҷом дода нашуда, таҳлили муфассал ба 4 A/cm² маҳдуд мондааст.
• Барои ин геометрияи махсуси GDL-и металлии фишори баланд тасдиқи мустақими таҷрибавӣ пешниҳод нашудааст.
• Таҳлили мунтазами мустақилияти шабака ва номуайянии ададӣ дода нашудааст.
• Ҷараён ламинарӣ ва устувор қабул шудааст; ҳаракати қатраҳо, бандшавии муваққатии об ва ларзишҳои дохили канал ҳал нашудаанд.
• Зичии ҷараёни маҳаллӣ ба ҷойи кинетикаи муфассали электрохимиявӣ бо ифодаи эмпирии вобаста ба консентратсияи оксиген ҳисоб шудааст.
• Шиддати зиёдатӣ дар ҳамаи нуқтаҳои корӣ доимӣ қабул шудааст.
• Коэффитсиенти кашиши электроосмотикӣ доимӣ қабул шудааст.
• Варами мембрана, гузариши салибии газ, зангзании металл ва муқовимати рӯйпӯш моделсозӣ нашудаанд.
• Лавҳаҳои биполярӣ ва қабати микросӯрохи анод дар шабака ҳал нашудаанд.
• Дар матн барои фосилаи сӯрохи GDL ва гузаронандагии гармии MPL номувофиқиҳо мавҷуданд.
• Ҷойнигори нотамоми манбаъ ва графикҳои такрорӣ, ки дар версияи дигар илова шудаанд, нишон медиҳанд, ки назорати ҳуҷҷат ҳанӯз пурра анҷом нашудааст.
• Намноккунии пошишӣ танҳо дар сатҳи пешниҳод аст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• GDL-и металлии сӯрохдор дар модели баррасишуда афзоиши ҳарорати дохили ҳуҷайраро дар зичиҳои баланди ҷараён маҳдуд мекунад.
• Бо зиёд шудани зичии ҷараён оби реаксия гидрататсияи мембранаро баланд мекунад.
• Тақрибан дар минтақаи 2–3 A/cm² модел аз ҳолати якфаза ба ҳолати бисёрфазаи дорои оби моеъ мегузарад.
• Оби моеъ махсусан дар зери барҷастагиҳои сахти варақи металлӣ ҷамъ мешавад.
• Обгирӣ интиқоли оксигенро кам карда, зичии ҷараёни дастрасро аз қимати назариявии якфаза поён мебарад.
• Дар ҳоле ки модели якченака тақрибан 11 A/cm² пешгӯӣ мекунад, натиҷаҳои бисёрфаза ба минтақаи тақрибан 5–6 A/cm² ишора мекунанд.
• Талаботи намии ҳавои вурудӣ ба зичии ҷараён вобаста аст; як шарти вуруди хушк барои тамоми диапазони бор мувофиқ нест.
• Ҳавои гарм ва хушки баромади компрессор намноккунии ҳуҷайраи сӯзишвориро душвор мекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот намекунад

• Таҳқиқот исбот намекунад, ки ҳуҷайраи сӯзишвории воқеӣ ба таври таҷрибавӣ дар зичии ҷараёни 5–6 A/cm² устувор кор мекунад.
• Нишон намедиҳад, ки GDL-и металлӣ аз ҳамаи навъҳои GDL-и нахи карбон беҳтар аст.
• Зангзанӣ, хастагии механикӣ, умри рӯйпӯш ё иҷроиши дарозмуддати тамоси барқии варақи металлӣ арзёбӣ нашудааст.
• Афзоиши ҳарорати тақрибан 2,5 °C барои ҳамаи геометрияҳои ҳуҷайра ва тарҳҳои стек татбиқшаванда нест.
• Таҷрибавӣ нишон дода нашудааст, ки системаи пошиши об нисбат ба намноккунандаи мембранавӣ самараноктар, сабуктар ё боэътимодтар аст.
• Натиҷаи канали кӯтоҳ дар як ҳуҷайраро мустақиман ба ҳавопаймо, воситаи нақлиёт ё стеки ҳуҷайраи сӯзишвории миқёси мегаватт интиқол додан мумкин нест.
• Ҳалли ададӣ зичии қувва, шиддати ҳуҷайра, самаранокӣ ё масрафи энергияи системаҳои ёрирасони системаи воқеиро ҳисоб намекунад.
• Таҳқиқот арзёбии бехатарӣ, сертификатсия ё қобилияти татбиқи тиҷоратиро пешниҳод намекунад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Хулосаи техникии усул

Натиҷаҳои асосӣ вобаста ба зичии ҷараён

Натиҷаҳои ҳалли муфассали 4,0 A/cm²

• Фишори корӣ тақрибан дар сатҳи 1,74 bar аст.
• Аз сабаби GDL-и металлӣ афзоиши максималии ҳарорат тақрибан ба 2,5 °C маҳдуд мондааст.
• Дар канали катод намии нисбӣ хеле паст, дар қабатҳои сӯрохдор тақрибан %100 ё бештар аст.
• Сӯрохиҳои варақи металлӣ асосан хушк мондаанд.
• Оби моеъ асосан дар MPL ва қабати катализатор дар зери барҷастагиҳои сахти варақи металлӣ ҷамъ шудааст.
• Консентратсияи оксиген дар тӯли канал тақрибан доимӣ ва дар самти ғафсӣ дорои градиенти қавӣ аст.
• Баландтарин зичии ҷараёни маҳаллӣ дар зери сӯрохиҳои кушода ба вуҷуд омадааст.
• Пасттарин зичиҳои ҷараёни маҳаллӣ дар зери барҷастагиҳои сахте дида шудаанд, ки ҷамъшавии об баланд аст.
• Миқдори оби мембрана дар зери сӯрохиҳое, ки дастрасии ҳавои хушк қавӣ аст, маҳаллан камтар мебошад.
• Фазаи электролити тарафи анод аз сабаби кашиши холиси мусбати об нисбат ба тарафи катод беҳтар гидрататсия шудааст.

Муқоисаи модели якченака ва сеченака

Арзёбии умумии илмӣ

Таҳқиқот нишон медиҳад, ки ҳуҷайраҳои сӯзишвории PEM-и дорои зичии баланди ҷараёнро бо як хосияти ягонаи мавод беҳтар кардан мумкин нест. Гузаронандагии баланди гармии қабати диффузияи газии металлӣ аз ҳад зиёд гармшавии маҳаллиро, ки бо коғази нахи карбон вобаста аст, ба таври назаррас коҳиш додааст. Аммо сохтори мунтазам ва сӯрохнокии умумии пасттари ҳамин металл мушкили хориҷ кардани обро, махсусан дар зери барҷастагиҳои сахт, худ аз худ ҳал накардааст.

Барои баланд бардоштани иҷроиш диаметри сӯрох, зичии сӯрох, тартиби канал-барҷастагии сахт, гузаронандагии қабати микросӯрох, гидрофобӣ ва сершавии бебозгашт бояд якҷоя оптимизатсия шаванд. Сӯрохиҳо бояд на танҳо ҳамчун нуқтаҳои вуруди оксиген, балки ҳамчун унсурҳое арзёбӣ шаванд, ки тақсимоти ҳарорат ва намии маҳаллиро шакл медиҳанд.

Паёми муҳими системавии таҳқиқот ин аст, ки идоракунии об дар дохили ҳуҷайраро аз компрессор ва системаи намноккунӣ ҷудо баррасӣ кардан мумкин нест. Фишори баланд консентратсияи оксигенро зиёд мекунад, вале ҳаворо гарм ва хушк мекунад; дар бори паст мембрана метавонад хушк шавад, дар бори баланд бошад қабатҳои сӯрохдор метавонанд обгир шаванд. Аз ин рӯ, намии вуруд бояд мувофиқи зичии ҷараён фаъолона идора карда шавад.

Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки равиши GDL-и металлии сӯрохдор сазовори таҳқиқ аст; аммо таҳқиқоти мазкур ҳанӯз тасдиқи тарҳ нест. То он даме ки дарозии пурраи канал, поляризатсияи воқеии электрохимиявӣ, тағйироти динамикии бор, зангзании металл, тақсимоти таҷрибавии об ва масрафи қувваи ёрирасони намноккунандаи пошишӣ якҷоя омӯхта нашаванд, дар бораи иҷроиши системаи тиҷоратӣ хулосаи қатъӣ баровардан мумкин нест.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: A Computational Fluid Dynamics Analysis of a Proton Exchange Membrane Fuel Cell with a Perforated Metal Gas Diffusion Layer

Муаллифон ва тартиби онҳо: Torsten Berning; Volodymyr Korobko; Shiro Tanaka.

Ҳаммуаллифи аввал: Дар таҳқиқот маълумот дар бораи саҳми баробар ё ҳаммуаллифи аввал вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Torsten Berning. Дар таҳқиқот суроғаи тамос tbe@et.aau.dk нишон дода шудааст.

Мутобиқати муаллиф ва муассиса:

• Torsten Berning: AAU Energy, Aalborg University, Pontoppidanstr. 111, Aalborg, 9920, Дания.
• Volodymyr Korobko: National University of Shipbuilding, Heroes of Ukraine Avenue 9, Mykolaiv, 55007, Украина.
• Shiro Tanaka: Hydrogen South Africa – Catalysis, University of Cape Town, Rondebosch, Cape Town, 21000, Африқои Ҷанубӣ.

Дар хулосаи сабти SSRN муассисаи Volodymyr Korobko ба шакли васеътар, яъне “Admiral Makarov National University of Shipbuilding” нишон дода шудааст. Дар мазмуни асосӣ номи муассиса дар шакле нигоҳ дошта шудааст, ки дар сатри муаллифони таҳқиқот оварда шудааст.

DOI: 10.2139/ssrn.7201556

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии препринт оид ба динамикаи ҳисоббарории моеъҳо, интиқоли бисёрфаза ва моделсозии ададӣ.

Платформаи нашр: SSRN.

Маҷалла: Дар ин таҳқиқот номи маҷаллаи ҳамтоёнон баррасишаванда ё версияи нашршудаи маҷалла оварда нашудааст.

Ношир: Ношири алоҳидаи маҷалла нишон дода нашудааст; таҳқиқот ҳамчун сабти препринти SSRN пешниҳод шудааст.

Соли нашр: 2026.

Ҳолати баррасии ҳамтоён: Таҳқиқот аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст. Дар ҳар саҳифа огоҳии “Preprint not peer reviewed” мавҷуд аст.

Сабти расмӣ:Саҳифаи сабти расмии SSRN

Пайванди DOI:10.2139/ssrn.7201556

Маблағгузорӣ: Муаллифон изҳор кардаанд, ки таҳқиқот ягон маблағгузорӣ нагирифтааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар ин версия изҳороти алоҳида оид ба бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Дастрасии маълумот ва код: Дар таҳқиқот пайванди анбори маълумот, анбори код ё файли симулятсияи такроршаванда дода нашудааст.

Саҳми муаллифон:

• Torsten Berning: Консептуализатсия, усул, таҳлили расмӣ, навиштани тарҳи аввал, бозбинӣ ва таҳрир.
• Volodymyr Korobko: Таҳлили расмӣ, бозбинӣ ва таҳрир.
• Shiro Tanaka: Усул, таҳлили расмӣ, бозбинӣ ва таҳрир.

Ин шарҳи туркӣ бо баррасии матни асосии файли 33-саҳифагии боршуда, муодилаи рақами 36, се ҷадвал, Расмҳои 1–12 ва такрорҳои визуалии пуррасаҳифа омода шудааст. Мазмуни илмӣ танҳо ба модел, қиматҳо, расмҳо ва тафсирҳои дар таҳқиқот пешниҳодшуда асос меёбад. Манбаъҳои беруна танҳо барои санҷидани DOI, шиносаи сабти SSRN ва маълумоти библиографии муаллифон истифода шудаанд.

Дар саҳифаҳои 30–31-и файл ду версияи Расми 6 ва дар саҳифаҳои 32–33 ду версияи Расми 5 мавҷуданд, ки аз ҳам бо фарқиятҳои хурди ададӣ тафовут доранд. Графикҳои дар матни асосӣ истифодашуда ҳамчун версияи аввалияи баёни илмӣ қабул шудаанд. Қиматҳои 0,414 mm ва 42,4 µm барои фосилаи сӯрох, гузаронандагиҳои гуногуни гармии MPL дар моделҳои якченака ва сеченака ва ҷойнигори нотамоми манбаъ бе садо ислоҳ карда нашудаанд.

Натиҷаҳои таҳқиқот бояд бо дарназардошти соҳаи кӯтоҳи ҳисоббарорӣ, электрохимияи содакардашуда, набудани тасдиқи мустақими таҷрибавӣ, пешниҳод нашудани мустақилияти мунтазами шабака ва анҷом наёфтани ҳалли 5 A/cm² тафсир карда шаванд. Ҷараёни ҳаддии тақрибан 5–6 A/cm² кафолати таҷрибавӣ тасдиқшудаи кор нест, балки пешгӯии модел дар доираи фарзияҳои обгирӣ ва интиқоли оксиген мебошад.