Revista de Ingeniería Mecánica Aplicada

Abstracto

Efecto de la capa microporosa en la membrana electrolítica de polímero de polibencimidazol dopado con ácido fosfórico de una celda de combustible

Muhammet Çelik, Gülsah Özisik, Gamze Genç y Hüseyin Yapici

Las celdas de combustible de electrolito polimérico basadas en polibencimidazol (PBI), llamadas celdas de combustible de electrolito polimérico
de alta temperatura (HT-PEMS), funcionan a temperaturas más altas (120-200 °C) que las celdas de combustible PEM convencionales. Aunque se sabe que las HT-PEMS tienen algunas ventajas significativas, como los requisitos de no humidificación para la membrana y la falta de agua líquida a alta temperatura en la celda de combustible, el agua generada como resultado de la reacción de reducción de oxígeno provoca la degradación de estos sistemas. El agua generada absorbida en el lado de la membrana interactúa con la matriz PBI hidrófila y puede causar la hinchazón de la membrana, por lo que el mecanismo de transporte de agua en un conjunto de electrodos de membrana (MEA) debe comprenderse bien y el balance de agua debe calcularse en MEA. Por lo tanto, debe determinarse el transporte de difusión de agua a través del electrolito. En este estudio, se investiga en primer lugar el contenido de agua en un MEA en el caso de con/sin capa microporosa (MPL). En segundo lugar, en el caso de MPL, se investiga el efecto del espesor de la capa microporosa en la gestión del agua en la celda de combustible . Para este objetivo, se modela una celda de combustible bidimensional con un campo de flujo interdigitado utilizando el software Comsol Multiphysics 4.2a. La temperatura de operación y el nivel de dopaje se seleccionan como 180 °C y 6,75 RPU H3PO4/PBI, respectivamente. Los resultados de
este trabajo muestran que MPL afecta significativamente el contenido de agua en MEA y reduce la concentración de H2O en MEA. Por lo tanto, se puede prevenir la inundación en MEA y, por lo tanto, se aumenta la durabilidad de la celda.