PEM suv elektrolizyorlarida gʻovakli tashish qatlami (PTL) katalizator qatlami bilan oqim maydoni plastinasi oʻrtasida elektr va issiqlik oʻtkazilishini taʼminlash bilan birga, suvning reaksiya hududiga yetib borishi va hosil boʻlgan gazlarning chiqarilishi uchun asosiy tashish yoʻlini tashkil etadi. Ushbu tadqiqotda odatiy tik gʻovaklar oʻrniga oqim yoʻnalishida bir-biriga simmetrik ikkita qiya kanaldan iborat yangi PTL geometriyasi oʻrganilgan. Maqsad faqat oqim qarshiligini kamaytirish emas, balki suyuqlik taʼminotini, pufakchalarni chiqarishni, qattiq jism–suyuqlik chegarasidagi issiqlik uzatishni va termomexanik barqarorlikni bir mikrogeometriya doirasida muvozanatlashtirishdir.
Simmetrik qoʻsh qiya dizaynda ikkita asosiy parametr oʻzgartirilgan: qiyalik burchagi \(\theta=30°,45°,60°,75°\) va ikkita qiya gʻovak orasidagi ustma-ust tushish maydoni nisbati \(\beta=14,43\%,39,10\%,68,50\%,100,00\%\). Gʻovak diametri 0,8 mm, kanal kengligi 1 mm, kanal balandligi 1 mm, qovurgʻa kengligi 1 mm va PTL qalinligi 1 mm qilib oʻzgarmas saqlangan. Tik gʻovak bilan taqqoslash \(\theta=90°\) geometriyasida amalga oshirilgan.
Natijalar qoʻsh qiya devorlar asosiy oqimni pastga yoʻnaltirib, gʻovak boʻylab davom etadigan konvektiv yoʻl hosil qilishini koʻrsatadi. Tik gʻovakda esa yopiq halqali uyurmalar va tezligi past turgʻunlik hududlari yuzaga kelgan. Pufakcha tajribasida 30° dan 45° ga oʻtish yirik pufakchalarning gʻovak chiqishidan chiqarilish ulushini taxminan %52 dan %77 ga oshirgan.
Issiqlik uzatish nuqtayi nazaridan barcha qoʻsh qiya tuzilmalar mos tik gʻovaklarga qaraganda yuqoriroq oʻrtacha devor issiqlik oqimini hosil qilgan. \(\theta\) ning 30° dan 75° ga koʻtarilishi issiqlik oqimi taqsimotining bir tekisligini taxminan %26 yaxshilagan. \(\beta\) ning 14,43% dan 100% ga oshirilishi ham bir tekislikni sezilarli yaxshilagan va yuqori issiqlik oqimli devor maydoni ulushini taxminan %29 oshirgan.
Mexanik tahlil qiya gʻovaklar ayrim geometriyalarda gʻovak chetida yuqoriroq mahalliy kuchlanish konsentratsiyalarini hosil qilishi mumkinligini, biroq yaxshilangan konvektiv sovitish harorat farqi va umumiy termal yukni kamaytirishini koʻrsatadi. Barcha qoʻsh qiya konfiguratsiyalarda maksimal siljish mos tik gʻovaklarnikidan past boʻlgan. Shu sababli tadqiqot bitta optimal burchakni tavsiya qilishdan koʻra, termal, gidravlik va mexanik talablarni birgalikda optimallashtirish zarurligini koʻrsatadi.
Nega PTL PEM elektrolizyorining muhim tarkibiy qismlaridan biri?
PEM suv elektrolizida reaksiya hududiga uzluksiz suv yetkazish va hosil boʻlgan gazlarni tez chiqarish kerak. PTL bu tashish jarayonlaridan tashqari katalizator qatlami bilan oqim maydoni oʻrtasida elektr va termal bogʻlanishni ham taʼminlaydi. Gʻovaklarda kislorod toʻplanishi gaz bilan toʻsilish, konsentratsion qutblanish va samaradorlik pasayishiga olib kelishi mumkin. Mahalliy suv yetishmasligi esa katalizator qatlamida qurish va qaytmas buzilish xavfini tugʻdirishi mumkin.
Termal jihatdan ham bir tekislik muhim. Oqim kanalining quyi oqim qismida suv isishi bilan sovitish qobiliyati kamayishi va mahalliy issiq nuqtalar paydo boʻlishi mumkin. Takroriy ishga tushirish–toʻxtatish yoki oʻzgaruvchan yukda ishlash vaqtida bu harorat gradiyentlari termal kengayish va mexanik toliqish bilan qoʻshilishi mumkin.
Simmetrik qoʻsh qiya gʻovak tuzilmasi qanday ishlaydi?
Yangi geometriyada ikkita qiya gʻovak suyuqlik oqimi yoʻnalishi boʻylab bir-biriga simmetrik joylashtirilgan. Kanalga yuqoridan qaralganda ikki gʻovak CL–PTL sirtining muayyan hududida ustma-ust tushadi. Bu ustma-ust tushish \(\beta\) bilan, gʻovak oʻqining gorizontal/vertikal yoʻnalishi esa \(\theta\) bilan boshqariladi. Qiya devorlarning maqsadi asosiy oqimni birdan 90° burish oʻrniga uni katalizator qatlamiga yumshoqroq yoʻnaltirish, soʻng reaksiyaga kirishmagan suv va gazni ikkinchi qiya kanal orqali asosiy oqimga qaytarishdir.
| Parametr | Simmetrik qoʻsh qiya gʻovak | Tik gʻovak |
|---|---|---|
| Qiyalik burchagi \(\theta\) | 30°, 45°, 60°, 75° | 90° |
| Ustma-ust tushish nisbati \(\beta\) | 14,43%; 39,10%; 68,50%; 100,00% | — |
| Gʻovak diametri | 0,8 mm | 0,8 mm |
| Kanal kengligi | 1 mm | 1 mm |
| Kanal balandligi | 1 mm | 1 mm |
| Qovurgʻa kengligi | 1 mm | 1 mm |
| PTL qalinligi | 1 mm | 1 mm |
Manbadagi 1-rasm geometriyasi ayniqsa tushunarli: qoʻsh qiya tuzilma oldindan qaralganda V-simon tutash kanal hosil qiladi, tik tayanch modelda esa ikkita alohida silindrsimon teshik bor. \(\beta=14,43\%,39,10\%\) va \(68,50\%\) modellarida sonli kuchlanish singulyarligini kamaytirish uchun CL–PTL sirtidagi oʻtkir qirralar 0,05 mm radius bilan yumaloqlangan.
Termal-gidravlik tenglamalar
Oqim maydonida massaning saqlanishi:
\[ \frac{\partial\rho}{\partial t}+ \frac{\partial(\rho u_i)}{\partial x_i}=0 \tag{1} \]
Impuls tenglamasi:
\[ \rho\frac{\partial u_j}{\partial t} +\rho u_i\frac{\partial u_j}{\partial x_i} = -\frac{\partial p}{\partial x_j} + \frac{\partial}{\partial x_i} \left[ \mu \left( \frac{\partial u_j}{\partial x_i} + \frac{\partial u_i}{\partial x_j} \right) -\frac{2}{3}\mu \frac{\partial u_k}{\partial x_k}\delta_{ij} \right] +F_j \tag{2} \]
Suyuqlik energiyasi tenglamasi:
\[ \rho C_P\frac{\partial T}{\partial t} + \rho C_Pu_i\frac{\partial T}{\partial x_i} - \frac{\partial}{\partial x_i}(\lambda\nabla T) = Q \tag{3} \]
va qovushoqlikka bogʻliq energiya manbai:
\[ Q=\tau_{ij}\frac{\partial u_i}{\partial x_j} \tag{4} \]
koʻrinishida modellashtirilgan.
Qattiq PTLda issiqlik oʻtkazilishi:
\[ -\frac{\partial}{\partial x_i} (\lambda\nabla T) = Q_1+Q_2 \tag{5} \]
koʻrinishidadir. \(Q_1\) Joul qizishini, \(Q_2\) tashqi muhit bilan konvektiv issiqlik almashinuvini ifodalaydi.
Joul issiqlik manbai:
\[ Q_1=\mathbf{J}\cdot\mathbf{E} \tag{6} \]
\[ \mathbf{J}=\xi\mathbf{E} \tag{7} \]
va:
\[ Q_1=\frac{J^2}{\xi} \tag{8} \]
munosabatlari bilan hisoblangan.
Mexanik model
Qattiq tuzilmadagi normal va siljish kuchlanishlari mexanik muvozanat, nisbiy deformatsiya–siljish munosabati va umumlashtirilgan Guk qonuni orqali hisoblangan. Termal kengayish bevosita material holatini ifodalovchi munosabatga qoʻshilgan:
\[ \varepsilon_x = \frac{1}{E} [\sigma_x-\eta(\sigma_y+\sigma_z)] +\alpha\Delta T \]
\[ \varepsilon_y = \frac{1}{E} [\sigma_y-\eta(\sigma_x+\sigma_z)] +\alpha\Delta T \]
\[ \varepsilon_z = \frac{1}{E} [\sigma_z-\eta(\sigma_x+\sigma_y)] +\alpha\Delta T \tag{12} \]
Bu hadlar sababli oqim va issiqlik uzatishdagi har bir geometrik oʻzgarish mexanik yechimga ham bevosita aks etadi: yaxshiroq sovitish kichikroq \(\Delta T\) va demak, termal kengayishni yuzaga keltiruvchi omilning zaiflashishini anglatadi.
COMSOL chegaraviy shartlari
| Parametr | Qiymat |
|---|---|
| COMSOL | Multiphysics 6.3 |
| Boshlangʻich/tayanch/kirish harorati | 353,15 K |
| Tashqi muhit harorati | 358,15 K |
| Tashqi konveksiya koeffitsiyenti | 10 W m⁻² K⁻¹ |
| Tok zichligi | 2 A cm⁻² |
| Suvning kirish tezligi | 0,3 m s⁻¹ |
| Chiqish | Atrof-muhit bosimiga ochiq |
| Qovurgʻa sirtidagi bosim | 1 atm |
| CL–PTL sirti | Mahkamlangan, siljish nol |
| Qattiq material | 316L zanglamaydigan poʻlat |
| Oquvchan muhit | Suv |
Hisoblash toʻriga bogʻliq emaslik
Tik gʻovakli vakil modelda 408.013, 594.301, 796.549 va 1.409.323 element taqqoslangan. 594.301 dan zichroq toʻrlarga oʻtilganda oʻrtacha konvektiv issiqlik uzatish koeffitsiyenti, kanaldagi bosim tushuvi va hajm boʻyicha oʻrtachalashtirilgan ekvivalent kuchlanishdagi oʻzgarishlar %1 dan past qolgan. Shu sababli barcha geometriyalarni taqqoslashda 594.301 element darajasidagi toʻr strategiyasi ishlatilgan.
Model tajribada qanday tasdiqlangan?
Oqim modeli haqiqiy PEM elektrolizyor qurilmasida anod PTL boʻylab oʻlchangan bosim tushuvi bilan tekshirilgan. 80 °C va atrof-muhit bosimida oʻtkazilgan bosim tushuvi tajribasida anodga 18 ml/min suv berilgan. Qoʻsh qiya tuzilma uchun tajriba 26,57 Pa, simulyatsiya 25,98 Pa; tik tuzilma uchun tajriba 24,43 Pa, simulyatsiya 23,90 Pa bergan. Manba ikkala ogʻish ham %5 dan past ekanini bildirib, oqim modelini maqbul darajada tasdiqlaydi.
| Tuzilma | Tajriba (Pa) | Simulyatsiya (Pa) |
|---|---|---|
| Simmetrik qoʻsh qiya | 26,57 | 25,98 |
| Tik | 24,43 | 23,90 |
Pufakcha harakati, shuningdek, 80 °C, atrof-muhit bosimi va 50 ml/min anod suv sarfida 2.000 fps yuqori tezlikli kamera bilan tasvirga olingan.
Tuzilma millimetr miqyosida boʻlgani sababli bevosita mexanik tajriba oʻtkazilmagan. Mualliflar tenzodatchikni joylashtirish, yuklash aniqligi va chegaraviy shartlarni boshqarishni asosiy tajribaviy qiyinchiliklar deb koʻrsatadi. Shu sababli mexanik model ikkita doiraviy teshikli plastina uchun analitik kuchlanish konsentratsiyasi tendensiyalari bilan taqqoslangan. Demak, mexanik tasdiqlashning dalil darajasi oqimni tasdiqlashnikidan pastroq.
Tadqiqot Usuli va Natijalari
Nega pufakchalar baʼzan gʻovak kirishidan qaytib chiqadi?
Tadqiqotning soddalashtirilgan kuch modeliga koʻra, gʻovak ichidagi yirik pufakchaga asosan suv oqimining tortish kuchi va kanal ichidagi bosim gradiyenti taʼsir qiladi. Model pufakcha ogʻirligi, koʻtaruvchi kuch, batafsil chegaraviy qatlamlar va notekis pufakcha shakllarini eʼtiborsiz qoldirib, pufakchani sfera deb qabul qiladi.
Ikki qiya teshikning tutashish hududi pufakchadan torroq boʻlsa, pufakcha bu tor joydan oʻta olmaydi. Gʻovak kanalida bosim oshishi bilan bosim gradiyenti suvning tortish kuchidan ustun kelib, pufakchani gʻovak kirishiga qaytarib itarishi mumkin.
Qiyalik burchagi pufakchalarni chiqarishga qanday taʼsir qiladi?
\(\beta=14,43\%\) sharoitida 30° va 45° geometriyalar taqqoslanganda, 30° tuzilma asosiy oqimni yumshoqroq yoʻnaltiradi, ammo gʻovak ichidagi tashish yoʻli uzun. 45° tuzilma kuchliroq uyurmalar hosil qilsa-da, yoʻl qisqaradi va pufakchalarning chiqishga yoʻnaltirilishi kuchayadi. Natijada yirik pufakchalarning gʻovak chiqishidan chiqarilish ulushi taxminan %52 dan %77 ga oshgan.
| Geometriya | Gʻovak kirishidan chiqqan | Gʻovak chiqishidan chiqqan | Chiqish tomoni ulushi |
|---|---|---|---|
| \(\theta=30°,\beta=14,43\%\) | 68 | 74 | ≈%52 |
| \(\theta=45°,\beta=14,43\%\) | 25 | 83 | ≈%77 |
30° tuzilmada yirik pufakchaning kirishdan chiqib ketish vaqti taxminan 2 ms boʻlgan, 45° tuzilmada esa kuchli uyurma sababli taxminan 150 ms ga yetgan. Bu dastlab 45° ni yomonroq koʻrsatishi mumkin, biroq shu tuzilma qisqaroq kanal tufayli yirik pufakcha hosil boʻlishini kamaytirgan va umumiy hisobda chiqish yoʻnalishidagi chiqarilishni sezilarli oshirgan.
Gidravlik maydon
Tik gʻovaklarda yopiq halqali uyurmalar, gʻovak tubidagi past tezlik va turgʻunlik hududlari hosil boʻlgan. Qoʻsh qiya gʻovaklarda esa devorlar asosiy oqimni kanal boʻylab yoʻnaltirib, suyuqlikning katalizator qatlami yaqiniga yetib borishini taʼminlagan.
\(\theta\) 30° dan 75° ga oshirilganda, gʻovak kirish chetidagi xarakterli tezlik mos ravishda taxminan 0,30; 0,21; 0,21 va 0,20 m/s deb berilgan. Kichik burchak suvning asosiy oqimdan yumshoqroq ajralishiga imkon beradi.
\(\beta\) oshgani sari ikki qiya kanal orasidagi tutashish maydoni kengaygan, qarshilik kamaygan va yuqori tezlikli oqim hududi kattalashgan.
| \(\theta\) | \(\beta\) | Qoʻsh qiya (Pa) | Tik (Pa) | Farq (Pa) |
|---|---|---|---|---|
| 30° | 14,43% | 43,59 | 40,17 | 3,42 |
| 45° | 14,43% | 32,06 | 30,17 | 1,90 |
| 60° | 14,43% | 24,60 | 23,48 | 1,13 |
| 75° | 14,43% | 19,13 | 18,43 | 0,70 |
| 30° | 39,10% | 40,30 | 37,67 | 2,63 |
| 30° | 68,50% | 35,91 | 35,40 | 0,51 |
| 30° | 100,00% | 33,01 | 32,35 | 0,66 |
Qoʻsh qiya tuzilmalardagi mutlaq bosim tushuvi mos tik modellarnikidan biroz yuqori. Buning evaziga gʻovak ichidagi suvning yangilanishi va pufakchalarning chiqarilishi yaxshilanadi. \(\theta\) yoki \(\beta\) oshgani sari bu bosim tushuvi farqi kichrayadi.
Qoʻsh qiya gʻovak issiqlik uzatishni qanday yaxshilaydi?
Tik gʻovak ichida tezlik nolga yaqinlashadigan hududlar yuqori haroratli hududlar bilan ustma-ust tushadi. Bu turgʻunlik tufayli issiqlik toʻplanishini koʻrsatadi. Qoʻsh qiya geometriyada esa suyuqlik asosiy kanaldan CL tomonga, soʻng yana asosiy oqimga tashilib, uzluksiz konvektiv sovitish yoʻlini hosil qiladi.
PDFning 19. va 33. sahifalaridagi harorat xaritalarida qoʻsh qiya gʻovak hududlari kengroq koʻk/past haroratli maydonlarni koʻrsatadi. Issiqlik oqimi vektorlari qiya devor boʻylab yoʻnalsa, tik gʻovakda qattiq jism ichidagi issiqlik oʻtkazish ustun va gʻovak ichidagi konvektiv hissa cheklanganroq.
Qiyalik burchagi va mahalliy harorat
\(\beta=14,43\%\) oʻzgarmas boʻlganda, 45° dan 60° ga oʻtish gʻovak hududida suyuqlikning CLga yetib borish masofasini qisqartirib, mahalliy sovitishni yaxshilagan. Ammo 60° dan 75° ga oʻtishda asosiy oqim bilan devor orasidagi keskinroq burchak kuchli qayta aylanish hosil qilgan va gʻovak kirish chetidagi issiqlik uzatishni susaytirgan.
90° tik modelda bu muammo eng yaqqol boʻlib, gʻovak cheti atrofida mahalliy yuqori haroratlar yuzaga kelgan. Demak, \(\theta\) boʻyicha termal natijalar monoton “qancha yuqori boʻlsa, shuncha yaxshi” xulqini koʻrsatmaydi.
Ustma-ust tushish nisbati va mahalliy harorat
\(\theta=30°\) oʻzgarmas boʻlganda, \(\beta=14,43\%\) gʻovak cheti va gʻovak hududidagi eng yuqori mahalliy haroratlarning ayrimlarini hosil qilgan. 39,10% va 68,50% qiymatlari tutashish maydonini kengaytirib, qarshilikni kamaytirgan va sovitishni kuchaytirgan.
\(\beta=100\%\) boʻlganda esa ikki kanal toʻliq birlashib, oʻrtadagi tor “boʻyincha” geometriyasi yoʻqolgan. Bu holat yonlama oqim buzilishini kamaytirib, ayrim mahalliy hududlarda 39,10% va 68,50% dagidek yaxshi sovitishni taʼminlamagan.
Issiqlik oqimi natijalari
| \(\theta\) | \(\beta\) | \(q_{ave}\) W/m² | \(q_{max}\) W/m² | \(\phi\) | \(\psi\) |
|---|---|---|---|---|---|
| 30° | 14,43% | 95,67 | 713,93 | 6,46 | 36,72% |
| 45° | 14,43% | 95,16 | 588,32 | 5,18 | 36,62% |
| 60° | 14,43% | 99,75 | 590,64 | 4,92 | 37,41% |
| 75° | 14,43% | 101,19 | 582,77 | 4,76 | 37,81% |
| 30° | 39,10% | 110,20 | 683,83 | 5,21 | 43,05% |
| 30° | 68,50% | 119,07 | 686,90 | 4,77 | 47,90% |
| 30° | 100,00% | 124,35 | 696,53 | 4,60 | 47,41% |
Bu yerda:
\[ \phi= \frac{q_{max}-q_{ave}}{q_{ave}} \tag{16} \]
boʻlgani uchun pastroq \(\phi\) issiqlik oqimining bir tekisroq taqsimlanishini bildiradi.
Yuqori issiqlik oqimli maydon foizi:
\[ \psi= \frac{S-S_{q,ave}}{S}\times100\% \tag{17} \]
bilan taʼriflangan.
\(\theta=30°\rightarrow75°\) oʻzgarishida \(\phi\) 6,46 dan 4,76 ga tushgan va manba bir tekislikning taxminan %26 ortishini bildirgan. \(\beta=14,43\%\rightarrow100\%\) oʻzgarishida \(\phi\) 6,46 dan 4,60 ga tushgan, \(\psi\) esa %36,72 dan %47,41 ga koʻtarilgan.
Yaxshiroq sovitish mexanik mustahkamlikka qanday taʼsir qiladi?
Qiya kanal geometriyasi mexanik jihatdan ikki qarama-qarshi taʼsir hosil qiladi. Geometrik uzilish va murakkab yuk yoʻli gʻovak cheti atrofida mahalliy kuchlanish konsentratsiyasini oshirishi mumkin. Biroq kuchliroq konvektiv sovitish harorat farqi va termal kengayishni kamaytiradi. Natijada ayrim qoʻsh qiya tuzilmalarda eng yuqori kuchlanish katta boʻlsa ham, hajmiy/oʻrtacha mexanik yuk tik tayanch modelnikidan past boʻlishi mumkin.
\(\beta\) 14,43% dan 100% ga oshgani sari tutashish maydonining kengayishi sovitishni kuchaytirgan va oʻrtacha ekvivalent kuchlanish umuman kamaygan. \(\theta=30°,\beta=100\%\) holatida ikki gʻovak toʻliq ustma-ust tushib, elliptik ochilishga aylangan; geometriyaning keskin oʻzgarishi kamaygan va kuchlanish konsentratsiyasi ham, oʻrtacha ekvivalent kuchlanish ham tik doiraviy gʻovaknikidan past boʻlgan.
Barcha qoʻsh qiya modellarning maksimal siljishi mos tik tuzilmalarnikidan past. Normallashtirilgan natijalar taxminan 0,97 dan 0,87 gacha qiymatlarni koʻrsatadi. Manba buni kamroq termal kengayish, barqarorroq CL–PTL kontakt bosimi va uzoq muddatli toliqish jihatidan ijobiy belgi deb talqin qiladi. Biroq uzoq muddatli toliqish umri ushbu tadqiqotda haqiqiy siklli tajriba bilan oʻlchanmagan.
Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan va qoʻllab-quvvatlamaydigan xulosalar
| Manba qoʻllab-quvvatlaydigan | Manba isbotlamagan |
|---|---|
| Qoʻsh qiya gʻovaklar yoʻnaltirilgan konveksiya hosil qiladi. | Bitta \(\theta,\beta\) kombinatsiyasi barcha PEMWE sharoitlarida universal optimum boʻlishi. |
| 45° tuzilma 30° ga nisbatan yirik pufakchalarni chiqishga koʻproq yoʻnaltirgan. | Model toʻliq ikki fazali elektrokimyoviy hujayra ishlashini hisoblab berishi. |
| Qoʻsh qiya kanallar tik gʻovaklarga nisbatan yuqoriroq oʻrtacha devor issiqlik oqimini hosil qilgan. | Haqiqiy hujayralar toʻplamining uzoq muddatli ishlash umri oshirilgani. |
| Mos \(\theta\) va \(\beta\) issiqlik oqimi bir tekisligini yaxshilagan. | Membrana toliqishi tajribada kamaytirilgani. |
| Oqim bosim tushuvi tajriba bilan %5 doirasida tasdiqlangan. | Mexanik model bevosita nisbiy deformatsiya/deformatsiya tajribasi bilan tasdiqlangani. |
| Barcha qoʻsh qiya modellarda maksimal siljish tegishli tik modelnikidan past hisoblangan. | Bu geometriyaning seriyali ishlab chiqarishga yaroqliligi yoki iqtisodiy ustunligi koʻrsatilgani. |
Shu sababli tadqiqotning eng kuchli xulosasi “qoʻsh qiya teshik mutlaqo eng yaxshi PTLdir” degan fikr emas, balki PTL mikrogeometriyasi oqim, pufakcha, issiqlik va mexanik maydonlarni bir vaqtda oʻzgartirishi hamda dizayn ushbu maydonlarni birgalikda hisobga olib yaratilishi kerakligining sonli va qisman tajribaviy tarzda koʻrsatilganidir.
Manba va Usul Izohi
Asl tadqiqot: Thermal-hydraulic-mechanical coupling analysis of porous transport layer with symmetrical double-inclined pores: balancing transport, heat transfer and mechanical properties
Mualliflar: Zongqi Liu; Ximing Wang; Jingjie Ren; Siqi Yang; Weicheng Sun; Yubin Mu; Guiqiang Deng; Mingshu Bi.
Masʼul muallif: Jingjie Ren.
Yuklangan manbaning holati: Ilmiy taqrizdan oʻtmagan SSRN preprinti.
SSRN identifikatori izohi: Yuklangan PDF pastki maʼlumotida abstract=6899787 koʻrinsa-da, SSRNning joriy sarlavha yozuvida 6899786 koʻrsatilgan. Bu farq manba yozuvlari oʻrtasidagi nomuvofiqlik sifatida saqlangan.
Joriy jurnal yozuvi: International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 271, Part 2, Article 129420, 15 December 2026.
Jurnal DOI raqami: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2026.129420.
Asosiy usul: COMSOL Multiphysics 6.3 bilan oʻzaro bogʻlangan noizotermik oqim, qattiq jism–suyuqlikning qoʻshma issiqlik uzatishi, Joul qizishi, termal kengayish va mexanik kuchlanish tahlili.
Tajribaviy tasdiqlash: PEM suv elektrolizyorida bosim tushuvi sinovi va yuqori tezlikli pufakcha tasvirlash. Mexanik natijalar bevosita tajribaviy deformatsiya oʻlchovi bilan tasdiqlanmagan.
Asosiy materiallar: Sonli modelda qattiq material — 316L zanglamaydigan poʻlat, oquvchan muhit — suv.
Ish sharoiti: Model kirish/tayanch harorati 353,15 K, tashqi muhit 358,15 K; 2 A cm⁻² Joul issiqligi ekvivalenti; suv kirish tezligi 0,3 m s⁻¹.
Moliyalashtirish: Science and Technology Projects of Liaoning, Grant 2023JH2/101700281.
Maʼlumotlar mavjudligi: Manba maʼlumotlar soʻrov asosida berilishini bildiradi.
Manfaatlar toʻqnashuvi/patent: Jingjie Ren, Zongqi Liu, Weicheng Sun va Mingshu Bi simmetrik qoʻsh qiya PTL gʻovak tuzilmasi bilan bogʻliq patent arizalari haqida bildirgan. Xitoy patent arizasi CN121407115A Dalian University of Technology tomonidan topshirilgan.
Asosiy tasdiqlash chegarasi: Oqim bosim tushuvi bevosita tajriba bilan tasdiqlangan. Termal maydon adabiyotlarda kutiladigan tendensiyalar bilan taqqoslangan. Mexanik maydon esa bevosita tajriba oʻrniga analitik kuchlanish konsentratsiyasi tendensiyalari bilan tekshirilgan.
Fizik model chegarasi: Asosiy COMSOL modeli siqilmaydigan laminar suv oqimi va oʻzaro bogʻlangan issiqlik/mexanik yechimdan iborat. Pufakcha xulqi alohida yuqori tezlikli tajriba va soddalashtirilgan kuch modeli orqali koʻrib chiqilgan; tadqiqot vaqtga bogʻliq gaz–suyuqlik chegarasini toʻliq hisoblashga asoslangan keng qamrovli ikki fazali CFD modelini taqdim etmaydi.
Ishlab chiqarish chegarasi: Tadqiqot tuzilmaning gʻovakli tashish elektrodlarida qoʻllanish salohiyatini koʻrsatadi; uzoq muddatli hujayralar toʻplami sinovi, seriyali ishlab chiqarish joizliklari, xarajat, korroziya va haqiqiy ishlash umri keng qamrovda tasdiqlanmagan.
Rasmni qayta chizish izohi: Verianla uchun eng kuchli asl kompozitsiya chapda tik gʻovakdagi uyurma + pufakcha ushlanib qolishi + issiq nuqta, oʻrtada simmetrik qoʻsh qiya V-kanaldagi yoʻnaltirilgan suv/pufakcha oqimi, oʻngda past harorat va kamaygan deformatsiya; pastki tasmada \(\theta\), \(\beta\), %52→%77 pufakcha chiqarilishi va issiqlik oqimi bir tekisligining %26 yaxshilanishidan iborat boʻladi.
Izoh qoldiring
E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan