Forudsigelse af fordeling af phosphorsyre og vand i højtemperatur polymerelektrolytmembranbrændselscelle

Højtemperatur polymer elektrolytmembran brændselscelle (HT-PEMFC) kan anvendes i elektriske køretøjer og marine strømforsyninger.

Imidlertid er elektrolytten i HT-PEMFC koncentreret fosforsyre, som migrerer fra katoden til anoden under brændselscelledrift, hvilket fører til fosforsyreomfordeling og derved påvirker den flerfasede masseoverførsel og den elektrokemiske reaktion inde i brændselscellen.

For nylig udviklede en forskergruppe ledet af prof. Sun Gongquan og prof. Wang Suli fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) en ny multikomponent flerfasemodel til at forudsige fordelingen af ​​fosforsyre og vand i HT-PEMFC, som kan hjælpe til bedre at forstå virkningerne af materialer, strukturer og driftsforhold på flerfasetransporten af ​​vand og fosforsyre.

Undersøgelsen blev offentliggjort i AIChE Journal den 9. april.

Forskerne undersøgte transportmekanismen for vand og fosforsyre inde i HT-PEMFC og dens indvirkning på brændselscelleydelsen ved at konstruere en tredimensionel, ikke-isotermisk, flerfaset HT-PEMFC-model baseret på en katalytisk lag sfærisk agglomerat undermodel.

Denne model kunne forudsige brændselscellens ydeevne. Det omfattede multi-komponent multifase transport af fosforsyre og vand model, katalytisk lag sfærisk agglomerat model, potentiel transport model og energi transport model.

Simuleringsresultaterne viste, at koncentrationen af ​​fosforsyre i anoden var højere end i katoden, og omkring 20 % af vandet genereret fra katoden diffunderede til anoden i form af væskefase.

"Denne undersøgelse giver et teoretisk grundlag for optimering af design af materialer, struktur og driftsforhold," sagde prof. Sun. + Udforsk yderligere

Nye brændselsceller, der kan fungere ved temperaturer mellem -20 og 200°C