Computationally-efficient hybrid strategy for mechanistic modeling of fuel cell stacks

به طور کلی، مدل های مکانیکی دقیق برای پشته های سلول سوختی که به دنبال جذب پدیده های حمل و نقل محلی هستند، به صورت محاسباتی گران هستند. در این زمینه، ما یک استراتژی مدل سازی ترکیبی ارائه می دهیم که در آن معادلات حفاظت از حالت پایدار به صورت تکراری در دو گروه جداگانه حل می شود: اول شامل معادلات حاکم بر کاهش معادلات مربوط به حرکت، جرم و گونه است که به صورت یک گذر زمان حل می شوند. مانند مسئله انتشار؛ دوم شامل مجموعه ای کامل از معادلات برای انرژی و شارژ است که به عنوان یک مشکل ثابت بیضوی حل می شود. از لحاظ فیزیکی، جداسازی توسط ماهیت متغیرهای وابسته توجیه می شود؛ در اصل، گروه اول متغیرهای محلی را در سطح سلول قرار می دهد و دوم شامل متغیرهای جهانی در سطح پشته است. روش ما برای نشان دادن روش مکانیکی دقیق در حالت ایستا یک پشته سوخت سلولی غشایی مبدل پروتئینی شامل 2 تا 350 سلول تحت شرایط عملیاتی غیر یکنواخت در سلولها را نشان می دهد. برای مثال، یک پشته حاوی 350 سلول برای حل کردن کمتر از یک ساعت طول می کشد. روش پیشنهادی عمومی است و همچنین می تواند برای سیستم های دیگر که پدیده های حمل و نقل در مقیاس های طول های مختلف رخ می دهد و شامل برخی از جنبه های انعطاف پذیری هستند استفاده شود.