• ورود کاربران دانشگاهی

  • ثبت نام(مطالعه آنلاین پایان نامه ها)

  • سپندا

    کاربر مهمان
    پنجشنبه 2 آذر 1396| 54.146.50.80 :Your IP
    سامانه پایان نامه های دانشگاه اصفهان (سپندا)



    عنوان :
    بررسی فرایند ساخت صفحات دوقطبی فلزی پیل سوختی پلیمری به کمک فرایند Rubber Pad Forming
    انتشارات : دانشگاه اصفهان
    سال :1392
    زبان : Persian
    شماره سند : 12204
    موضوع :مهندسی انرژیهای تجدیدپذیر
    پژوهشگر : رزا کلاهدوز
    توصیفگر لاتین : PEM fuell cell ? Rubber Pad Forming ? Metallic bipolar plate ? Finite element method ? Abaqus software ? Experimental design
    توصیفگر فارسی : پیل سوختی پلیمری ◄ شکل دهی با قالب لاستیکی ◄ صفحات دوقطبی فلزی ◄ روش اجزا محدود ◄ نرم افزار ABAQUS ◄ طراحی آزمایش
    دانشکده : دانشکده علوم و فناوریهای نوین، گروه انرژی
    مقطع : کارشناسی ارشد

    استاد راهنما : سحر رشید ندیمی، سعید اصغری
    استاد مشاور :
    سال دفاع : 1392
    شماره رکورد : 12204
    شماره راهنما : ENE2 5
    فهرست : فهرست مطالب
    عنوان صفحه

    فصل اول : مقدمه و مروری بر منابع
    1-1-پیل سوختی 1
    1-2-تاریخچهی پیل های سوختی 2
    1-3-جایگاه کنونی پیل های سوختی 3
    1-4-مزایای پیل سوختی 4
    1-5-معایب پیل سوختی 5
    1-6-عملکرد پیل سوختی 6
    1-7-انواع پیل های سوختی 8
    1-8-پیل سوختی غشاء پلیمری 9
    1-8-1-غشاء 10
    1-8-2-الکترود ها 11
    1-8-3-لایهی کاتالیستی 11
    1-8-4-صفحات دو قطبی 11
    1-9-اهداف پژوهش 12
    فصل دوم-مروری بر کارهای گذشته
    2-1-اهمیت صفحات دوقطبی 13
    2-2-اهمیت جنس صفحات دوقطبی 17
    2-3-مواد مورد استفاده در ساخت صفحات دوقطبی 17
    2-3-1-گرافیت 17
    2-3-2-کامپیوزیت‌ها 18
    2-3-3-گرافیت ورقه ای 20
    2-3-4-تیتانیوم 21
    2-3-5-آلومینیم 23
    2-3-6-استیل 24
    2-3-7-مواد دیگر 28
    2-3-8-نتیجه گیری 28
    2-4-پیشینه‌ی روش های متداول ساخت صفحات دوقطبی 28
    2-5-فرایند Rubber Pad Forming 29
    2-6-مروری بر مطالعات پیشین 31

    عنوان صفحه

    فصل سوم:روش اجزا محدود33
    3-1-شبیه سازی بصورت دو بعدی 35
    3-1-1-مدلسازی دوبعدی ورق فلزی، لایه ی لاستیکی و قالب صلب در محیط ایجاد قطعه (Part ) 35
    3-1-2-تعریف خصوصیات ورق فلزی، لایه ی لاستیکی و قالب صلب در محیط (Property ) 35
    3-1-3-نحوه چیدمان قطعات در محیط (Assembly) 38
    3-1-4-تعریف تعداد مراحل و نوع حل مساله در محیط ( Step) 39
    3-1-5شبکه بندی المان محدود در ماژول (Mesh) 39
    3-1-6-تعریف اثر متقابل قطعه و ابزار ( Interaction) 39
    3-1-7-تعریف بارگذاری و اعمال شرایط مرزی در محیط بارگذاری ( Load ) 39
    3-2-نتایج و بحث شبیه سازی دوبعدی 40
    3-2-1-بررسی تنش و کرنش بوجود آمده در فرایند شکل دهی با لایهی لاستیکی 40
    3-2-2-نمودار نیرو و جابجایی قالب صلب 41
    3-2-3-توزیع ضخامت در طول ورق فلزی در فرایند شکل دهی با لایهی لاستیکی 42
    3-3-شبیه سازی سه بعدی 43
    3-3-1-مدلسازی سه بعدی ورق فلزی، لایه ی لاستیکی و قالب صلب در محیط ایجاد قطعه (Part ) 43
    3-3-2-تعریف خصوصیات ورق فلزی، لایه ی لاستیکی و قالب صلب در محیط (Property ) 43
    3-3-3-نحوه چیدمان قطعات در محیط (Assembly) 45
    3-3-4-تعریف تعداد مراحل و نوع حل مساله در محیط ( Step) 46
    3-3-5-شبکه بندی المان محدود در ماژول (Mesh) 46
    3-3-6-تعریف اثر متقابل قطعه و ابزار ( Interaction) 47
    3-3-7-تعریف بارگذاری و اعمال شرایط مرزی در محیط بارگذاری ( Load ) 47
    3-4-بحث و نتایج شبیه سازی سه بعدی 48
    3-4-1-بررسی تنش و کرنش بوجود آمده در فرایند شکل دهی با لایهی لاستیکی 48
    3-4-2-توزیع نیروی وارده بر قالب صلب 49
    3-4-3-توزیع ضخامت در طول ورق فلزی در فرایند شکل دهی با لایهی لاستیکی 50
    3-5-طراحی آزمایش 53
    3-5-1-طراحی فاکتوریل 54
    فصل چهارم:بحث و نتایج
    4-1-معرفی پارامترهای موثر بر فرایند Rubber Pad Forming به نرم افزار ABAQUS با استفاده از طراحی آزمایش 56
    4-2-شناسایی ( غربالگری ) فاکتورهای موثر بر فرایند شکل دهی 59
    عنوان صفحه

    فصل پنجم:ساخت صفحات دوقطبی و نتیجه گیری106
    5-1-بحث بر روی نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی 109
    5-2-نتیجه گیری و پیشنهاد 121



    چکیده :
    چکیده پیل‎‎‎‎‎‎‎‎‎های سوختی فنآوری جدیدی برای تولید انرژی هستند که بدون ایجاد آلودگی های زیست محیطی و صوتی، از ترکیب مستقیم بین سوخت و اکسیدکننده، انرژی الکتریکی با بازدهی بالا تولید می‎‎‎‎کنند. در میان انواع پیل های سوختی، نوع پلیمری به دلیل چگالی توان بالا، قابلیت شروع به کار سریع، عملکرد در دمای پایین، حداقل نشر آلایندههای زیست محیطی و تنظیم سیستم بر حسب نیاز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. صفحات دو قطبی که 35-30% هزینه ساخت پیل و 80-60% کل وزن پیل را تشکیل می‌دهند، یکی از تاثیرگذارترین و مهم‌ترین بخش‌های پیل را تشکیل می‌دهند که چندین وظیفه مختلف و کلیدی را در پیل سوختی بر عهده دارند. از طرف دیگر، جنس صفحات سهم موثری در کاهش حجم، وزن و هزینه تمام شده‌ی یک مجموعه پیل خواهد داشت. بنابراین تعیین یک جنس مناسب برای صفحات دوقطبی در بازده و قیمت نهایی پیل سوختی تاثیر بسزایی خواهد داشت. در تحقیق حاضر به بررسی فرایند ساخت صفحات دوقطبی فلزی پیل سوختی پلیمری از جنس SS316L به کمک روش شکل دهی Rubber Pad Forming پرداخته شده است. در ابتدا به کمک روش اجزای محدود و با استفاده از نرم افزار تجاری ABAQUS، فرایند فرم‌دهی صفحات به کمک روش فوق در دو حالت دو بعدی و سه بعدی شبیه‌سازی گردیده و تاثیر پارامترهای هندسی شبکه توزیع جریان گاز صفحات دوقطبی نظیر شیب بدنه کانال، ضریب اصطکاک بین قالب و ورق و شعاع خم گوشه‌ها بر فرایند شکل‌دهی و کیفیت صفحات دوقطبی تولیدی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. گوشه‌های صفحات دوقطبی به عنوان بحرانی ترین تواحی مشخص شده و مقادیر تنش و کرنش به ماکزیمم خود رسیده که امکان بروز ترک و پارگی را افزایش داده است. پارامتر شعاع خم گوشه‌‌ها به عنوان موثرترین فاکتور بر فرایند شکل دهی شناخته شده است که با افزایش مقدار آن، کیفیت صفحات دوقطبی تولیدی بهبود می‌یابد. در ادامه لزوم استفاده از طراحی آزمایش برای بهینه سازی فرایند شکل دهی با لایه‌ی لاستیکی و دستیابی به مقادیر بهینه‌ی پارمترهای موثر بر فرایند ارائه شده است و با تغییر فاکتورهای موثر در سطوح مشخص، به معرفی پاسخ های مناسب به منظور بررسی کیفیت صفحات دوقطبی شکل داده شده، پرداخته شده است. با استناد به نتایج طراحی آزمایش و به منظور اعتبار سنجی نتایج المان محدود فرایند شکل دهی با لایه‌ی لاستیکی، صفحات دو قطبی از جنس SS316L با روش ذکر شده، در سه فشار مختلف ساخته شده است. سپس بر روی نمودارهای توزیع ضخامت ، نیرو، تنش و کرنش حاصل از نمونه های آزمایشگاهی و شبیه سازی بحث و بررسی صورت گرفته است. کلمات کلیدی: پیل سوختی پلیمری، شکل دهی با قالب لاستیکی، صفحات دوقطبی فلزی، روش اجزا محدود، نرم افزار ABAQUS، طراحی آزمایش.

    چکیده انگلیسی :
    Abstract Fuel cell is a novel technology for energy production, which produces electrical energy with high efficiency by direct combining fuel and oxidizer without any significant environmental and noise contamination. Among several fuel cells, PEM fuel cell is a great importance due to high efficiency, quick initialization, performance in low temperature, minimum environmental contamination emission, and adjustability upon request. Bipolar plates are one of the most effective and important parts of fuel cells, which comprise about 30-35% of total cost and 60-80% of total weight of the cell. This component performs several key functions in fuel cells. On the other hand, the material used in bipolar plates can decrease final volume, weight and cost of cell. Thus, determination of proper material to produce bipolar plates significantly affects the final efficiency and cost of the fuel cell. This study is dedicated to investigate producing process of bipolar plates for PEM fuel cells by SS316L and Rubber Pad Forming method. First, plate forming process by the mentioned method was simulated using finite element method and ABAQUS commercial software in two and three dimensions. Then, the effects of geometrical parameters of bipolar plates gas flow distribution network such as slope of the channel body, The friction coefficient between the rigid die and the sheet, and Bending Radius of Corners on forming process and quality of the produced bipolar plates were analyzed. Corners of bipolar plates as the most critical point and stress and strain reached to their maximum values, which increase the possibility of crack and rupture. Bending radius of corners was recognized as the most effective parameter on forming process by increase of which the quality of the produced bipolar plates promote. After that, the necessity of using experimental design to optimize rubber pad forming process and reaching to optimized values of effective parameters on process is stated and proper solutions to investigate the quality of the produced bipolar plates is discussed by varying effective factors in certain limits. According to the results of experimental design and to validate the results of finite element of rubber pad forming process, the SS316L bipolar plates produced by mentioned method were produced in three different pressures. Then, distribution curves of thickness, stress, and strain resulted from experimental samples and simulation are discussed. Keywords : PEM fuell cell, Rubber Pad Forming, Metallic bipolar plate, Finite element method, Abaqus software, Experimental design


    کلید واژه ها :
    پیل سوختی پلیمری ◄ شکل دهی با قالب لاستیکی ◄ صفحات دوقطبی فلزی ◄ روش اجزا محدود ◄ نرم افزار ABAQUS ◄ طراحی آزمایش,PEM fuell cell ◄ Rubber Pad Forming ◄ Metallic bipolar plate ◄ Finite element method ◄ Abaqus software ◄ Experimental design

    1392
    0

    صفحه اول : University of Isfahan Faculty of advanced Sciences and Technology Department of Energy M.Sc. Thesis Investigation on the Manufacturing of Metallic Bipolar Plates of PEM Fuel Cells Using Rubber Pad Forming Process Supervisors: Dr. Sahar Rashid Nadimi Dr. Saeed Asghari By: Rosa Kolahdooz March 2014
    فصل اول : 1-12
    فصل دوم : 13-32
    فصل سوم : 33-55
    فصل چهارم : 56-105
    فصل پنجم : 106-127
    فصل ششم :