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Detecting and modeling oxygen bubble evolution and detachment in proton exchange membrane water electrolyzers

Garcia-Navarro, Julio Cesar und Schulze, Mathias und Friedrich, Kaspar Andreas (2019) Detecting and modeling oxygen bubble evolution and detachment in proton exchange membrane water electrolyzers. International Journal of Hydrogen Energy, 44, Seiten 27190-27203. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.08.253. ISSN 0360-3199.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
665kB

Kurzfassung

In this work, we discuss the effect of multiphase flow dynamics on the performance of a PEM electrolyzer. We obtained images of a flow system consisting 1 of O2 and water at two stages of gas production: gas evolution via bubbles and gas exiting through the channels of a flow field. We processed the obtained images of bubble evolution with a MATLAB-based bubble detection and counting algorithm, and we found that the bubble detachment sizes remained invariant within a water flow range between 0.07 and 4.65 l h-1. We measured an average bubble detachment radius of 22.47 µm. We applied a bubble force balance developed by van Helden et al. to model the observed effect of water flow on bubble evolution, and we found that the bubble detachment radius is a weak function of water flow when the water flow is below 60 l h-1. We found that the variables that affect the bubble detachment radius the strongest were the electrode’s hydrophobicity and pore size.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/133205/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Detecting and modeling oxygen bubble evolution and detachment in proton exchange membrane water electrolyzers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Garcia-Navarro, Julio Cesarjulio.garcianavarro (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schulze, MathiasMathias.Schulze (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2968-5029NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:International Journal of Hydrogen Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:44
DOI:10.1016/j.ijhydene.2019.08.253
Seitenbereich:Seiten 27190-27203
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-3199
Status:veröffentlicht
Stichwörter:bubble evolution; bubble force balance; two-phase flow; PEM electrolysis; bubble detection
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Elektrolyse und Wasserstoff
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Elektrolyse) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:07 Jan 2020 12:56
Letzte Änderung:03 Nov 2023 09:18

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