elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Dynamic modeling of the effect of water management on polymer electrolyte fuel cells performance

Culubret, s und Rubio, Ma und Garcia Sanchez, Daniel und Urquia, A (2020) Dynamic modeling of the effect of water management on polymer electrolyte fuel cells performance. International Journal of Hydrogen Energy. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.07.176. ISSN 0360-3199.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Kurzfassung

Water management in Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC) is a key factor in fuel cell performance, and it is an important contributor to the proton exchange membrane durability. Water droplet accumulation in the channel causes non-uniform distribution of gas pressure and spatial inhomogeneity of the local current density in potentiostatic mode. These spatial and temporal fluctuations in the operating conditions imply unequal use of the membrane surface and the catalyst layer, producing uneven degradation and aging of the Membrane Electrode Assembly (MEA). In order to study the dynamic and spatial performance of the fuel cell, a three-level model has been developed. The model is composed of a two-phase, where steam and liquid water drops movement are considered in the channel model; liquid water and gas diffusion are considered in Gas Diffusion Layers (GDLs) model; and finally, the electrochemical reactions are represented in the electrochemical model. The complete model provides a wider understanding of the effect of water on PEFCs and allows to analyze the local current density and the water distribution in response to experimental set-up parameters such as anode and cathode gas flows, total current or channel geometries. The model has been validated using neutron images and segmented cells technique to evaluate the spatial distribution of liquid water and current density in the cell. The developed model and the simulation procedure proposed in this paper allow obtaining long-term dynamic simulations with low computational effort.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136870/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Dynamic modeling of the effect of water management on polymer electrolyte fuel cells performance
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Culubret, sNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rubio, MaUNEDNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia Sanchez, DanielDaniel.GarciaSanchez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Urquia, AUNEDNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2020
Erschienen in:International Journal of Hydrogen Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.ijhydene.2019.07.176
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-3199
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEMFC Water management Modeling
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 > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Garcia Sanchez, Dr Daniel
Hinterlegt am:04 Dez 2020 13:42
Letzte Änderung:18 Jan 2021 07:38

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.