Các nhà nghiên cứu đi sâu vào vai trò của nước trong pin nhiên liệu PEM
bởi Đại học Seville
YZ− trung bình có trọng số của mật độ hiện tại ( a ), nhiệt độ ( b ) và hàm lượng nước ( d ) trên màng. Độ bão hòa nước trung bình ( c ) được báo cáo ở giữa GDL và màng. Biểu đồ con (e) mô tả nồng độ oxy trung bình trong giao diện GDLc/kênh/sườn. Các khu vực bóng mờ đại diện cho các khu vực nửa sườn. Nhiệt độ hoạt động là T0 = 343 K và độ ẩm tương đối của chất phản ứng là 90%. Tín dụng: Đại học de Sevilla
Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC), chuyển đổi trực tiếp nhiên liệu thành năng lượng điện thông qua màng điện phân rắn, đã trở thành một trong những thiết bị hứa hẹn nhất để chuyển đổi điện năng của hydro trong vài năm qua.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Khoa Kỹ thuật Năng lượng tại Đại học Seville cùng với AICIA (Hiệp hội Nghiên cứu và Hợp tác Công nghiệp của Andalusia) đã tiến hành mô phỏng CFD ba chiều để phân tích vai trò của nước đối với hiệu suất của một PEMFC kênh thẳng. dưới các nhiệt độ hoạt động khác nhau.
Nghiên cứu này nhằm thu thập thông tin chi tiết hơn về các tương tác phức tạp và liên kết chặt chẽ diễn ra bên trong pin nhiên liệu, liên quan đến việc tạo và vận chuyển nước với sự phân bố nhiệt độ cục bộ và hiệu suất của pin, đặc biệt nhấn mạnh vào các tính năng dưới sườn và dưới kênh.
Một phân tích độ nhạy đã cho thấy rằng nhiệt độ hoạt động càng cao thì hiệu suất điện của PEMFC càng tốt, đối với phạm vi nhiệt độ hoạt động trong nghiên cứu của họ (70–90 Cº), miễn là độ ẩm tương đối của chất phản ứng được duy trì ở mức cao giá trị. Mặc dù thiết bị đang hoạt động ở mật độ dòng điện cao (j = 2,25 và 2,57 A/cm2), việc tăng cường khả năng khuếch tán của nước và lực cản điện thẩm thấu dẫn đến cải thiện độ dẫn ion.
Mức trung bình theo mặt cắt ngang kết luận rằng hiệu ứng bay hơi không quá quan trọng để làm giảm hiệu suất PEMFC trong các điều kiện vận hành như vậy, mặc dù mức độ bão hòa nước và màng hydrat hóa giảm. Mặt khác, các biểu đồ cấu hình nhiệt độ ở dạng không thứ nguyên đã thể hiện một số điểm tương đồng có thể được quan tâm đối với đặc tính hoặc thiết kế của PEMFC thông qua các biểu thức phân tích hoặc định luật chia tỷ lệ.
Đối với chất oxy hóa, người ta đã quan sát thấy rằng sự phân bố mức tiêu thụ oxy trông rất giống nhau giữa tất cả các nhiệt độ vận hành, với các giá trị cao nhất được tìm thấy dưới kênh và thấp nhất dưới sườn, với sự giảm rõ rệt của nồng độ oxy với tăng tải.
Mặc dù một nghiên cứu về độ nhạy toàn diện đã được đề cập, nhưng các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng việc tách biệt một biến duy nhất khỏi phần còn lại trong PEMFC không phải lúc nào cũng khả thi do tính chất đa dạng và sự kết hợp của các quy trình liên quan.
Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí quốc tế về năng lượng hydro.
