Pemodelan elemen hingga dari rakitan tumpukan PEMFC di bawah mekanisme penjepit hidrolik baru

Abstrak
Gaya penjepit sangat penting dalam penumpukan sel bahan bakar membran pertukaran proton (PEMFC) dan memiliki efek penting pada kinerja PEMFC. Mekanisme penjepit memiliki dampak penting pada kinerja keseluruhan dan keseragaman distribusi tegangan yang setara. Untuk meningkatkan kinerja sel bahan bakar, mengurangi risiko kebocoran gas, dan secara signifikan mengurangi biaya produksi dan pengoperasian, proses perakitan tumpukan PEMFC harus disimulasikan secara numerik terlebih dahulu. Model elemen hingga tiga dimensi dengan area aktif 100 cm2 dikembangkan dengan sel tunggal hingga beberapa sel di bawah mekanisme penjepit hidrolik konvensional dan baru. Perilaku mekanis PEMFC diselidiki secara numerik. Perangkat lunak elemen hingga (FE) mekanis ANSYS digunakan untuk mengamati tegangan dan deformasi pada komponen PEMFC selama proses perakitan. Studi ini menganalisis secara numerik pengaruh berbagai gaya kompresi pada distribusi tegangan dan deformasi yang dihasilkan dalam komponen tumpukan PEMFC. Hasil simulasi FE menunjukkan distribusi tegangan ekuivalen yang lebih seragam pada membran untuk mekanisme penjepitan baru daripada mekanisme konvensional, dan nilai maksimum tegangan ekuivalen adalah 12,914% lebih rendah daripada mekanisme tradisional. Selain itu, nilai tegangan ekuivalen maksimum dalam membran PEMFC, yang dirakit dengan mekanisme penjepitan baru, dihitung sebesar 19,631 MPa untuk konfigurasi satu sel, 18,542 MPa untuk konfigurasi tiga sel, dan 18,375 MPa untuk konfigurasi lima sel.