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A transient multi-scale model for direct methanol fuel cells

Jahnke, Thomas und Zago, Matteo und Casalegno, Andrea und bessler, Wolfgang und Latz, Arnulf (2017) A transient multi-scale model for direct methanol fuel cells. Electrochimica Acta, 232, Seiten 215-225. Elsevier. doi: 10.1016/j.electacta.2017.02.116. ISSN 0013-4686.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.02.116

Kurzfassung

The DMFC is a promising option for backup power systems and for the power supply of portable devices. However, from the modeling point of view liquid-feed DMFC are challenging systems due to the complex electrochemistry, the inherent two-phase transport and the effect of methanol crossover. In this paper we present a physical 1D cell model to describe the relevant processes for DMFC performance ranging from electrochemistry on the surface of the catalyst up to transport on the cell level. A two-phase flow model is implemented describing the transport in gas diffusion layer and catalyst layer at the anode side. Electrochemistry is described by elementary steps for the reactions occurring at anode and cathode, including adsorbed intermediate species on the platinum and ruthenium surfaces. Furthermore, a detailed membrane model including methanol crossover is employed. The model is validated using polarization curves, methanol crossover measurements and impedance spectra. It permits to analyze both steady-state and transient behavior with a high level of predictive capabilities. Steady-state simulations are used to investigate the open circuit voltage as well as the overpotentials of anode, cathode and electrolyte. Finally, the transient behavior after current interruption is studied in detail

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/117423/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A transient multi-scale model for direct methanol fuel cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jahnke, ThomasThomas.Jahnke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zago, MatteoPolitecnico di MilanoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Casalegno, AndreaPolitecnico di MilanoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
bessler, Wolfgangwolfgang.bessler (at) hs-offenburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:Electrochimica Acta
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:232
DOI:10.1016/j.electacta.2017.02.116
Seitenbereich:Seiten 215-225
Verlag:Elsevier
ISSN:0013-4686
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Direct methanol fuel cell (DMFC), modeling, performance, transient
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Brennstoffzellen
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Brennstoffzellen) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Jahnke, Thomas
Hinterlegt am:21 Dez 2017 16:51
Letzte Änderung:03 Nov 2023 13:58

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