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Two-dimensional modeling of a polymer electrolyte membrane fuel cell with long flow channel. Part I. Model development

Bao, Chen und Bessler, Wolfgang G. (2015) Two-dimensional modeling of a polymer electrolyte membrane fuel cell with long flow channel. Part I. Model development. Journal of Power Sources, 275, Seiten 922-934. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2014.11.058. ISSN 0378-7753.

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Offizielle URL: http://www.journals.elsevier.com/journal-of-power-sources/

Kurzfassung

A two-dimensional single-phase model is developed for the steady-state and transient analysis of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC). Based on diluted and concentrated solution theories, viscous flow is introduced into a phenomenological multi-component modeling framework in the membrane. Characteristic variables related to the water uptake are discussed. A ButlereVolmer formulation of the current-overpotential relationship is developed based on an elementary mechanism of electrochemical oxygen reduction. Validated by using published VeI experiments, the model is then used to analyze the effects of operating conditions on current output and water management, especially net water transport coefficient along the channel. For a power PEMFC, the long-channel configuration is helpful for internal humidification and anode water removal, operating in counterflow mode with proper gas flow rate and humidity. In time domain, a typical transient process with closed anode is also investigated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/99158/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Two-dimensional modeling of a polymer electrolyte membrane fuel cell with long flow channel. Part I. Model development
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bao, Chenchen.bao (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bessler, Wolfgang G.Wolfgang.Bessler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:275
DOI:10.1016/j.jpowsour.2014.11.058
Seitenbereich:Seiten 922-934
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) Oxygen reduction reaction (ORR) kinetics Internal humidification
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Brennstoffzelle (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:09 Dez 2015 08:36
Letzte Änderung:22 Jun 2023 10:13

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