การวิเคราะห์ความเค้นและการเสียรูปในแผ่นโพลาร์ของ เซลล์เชื้อเพลิงโดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการกระจายตัวของความเค้นและการเสียรูปในแผ่นสะสมกระแสของเซลล์เชื้อเพลิงโดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แบบจำลองทางไฟไนต์เอลิเมนต์ถูกสร้างขึ้นโดยการปรับเปลี่ยนค่าตัวแปร 3 ตัว คือ แรงที่กระทำ ความหนาของแผ่นสะสมกระแส และ วัสดุที่ใช้ในการทำแผ่นสะสมกระแส โดยที่แรงที่กระทำคือแรงบิดที่ใช้ในการขันขันน็อตหรือโบลท์จะถูกเปลี่ยนค่าระหว่าง 3.39 N.m (30 lb.in) ถึง 5.20 N.m (46 lb.in) ความหนาของแผ่นสะสมจะถูกเปลี่ยนระหว่าง 4 mm. ถึง 8 mm. และ วัสดุทำแผ่นสะสมกระแสที่ใช้ในการศึกษานี้เป็น กราไฟต์ชนิดFU4369 กราไฟต์ชนิด Ellor+50 และอลูมิเนียม ผลการวิเคราะห์จากวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับผลที่ได้จากการทดสอบจริง ซึ่งผลจากการเปรียบเทียบดังกล่าวให้ค่าที่สอดคล้องกัน ผลที่ได้จากการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าความเค้นและการเสียรูปสูงสุดที่เกิดขึ้นกับเซลล์เชื้อเพลิงอยู่ที่รูสำหรับใส่โบลท์เนื่องจากการรับแรงกดจากหัวโบลท์และน็อต ส่วนบริเวณช่องทางเดินก๊าซหรือบริเวณทำปฏิกิริยาของแผ่นสะสมกระแสเกิดความเค้นสูงที่จุดหักมุมของช่องทางเดินก๊าซเนื่องจากบริเวณดังกล่าวมีความเค้นคงค้างสูง นอกจากนี้ผลการวิเคราะห์ยังแสดงให้เห็นว่าค่าความเค้นและการเสียรูปของแผ่นสะสมกระแสจะมีค่ามากขึ้นเมื่อมีการเพิ่มแรงที่ใช้ในการขันน๊อต และเพิ่มความหนาของแผ่นสะสมกระแสสุดท้ายผลการวิเคราะห์ได้แสดงให้เห็นว่ากราไฟต์ชนิด FU4369 มีความเหมาะสมที่สุดในการนำไปใช้ในการทำแผ่นสะสมกระแส