Efeito da umidificação e do aquecimento da célula na estabilidade operacional da célula a combustível com membrana eletrolítica polimérica

Efeito da umidificação e do aquecimento da célula na estabilidade operacional da célula a combustível com membrana eletrolítica polimérica

A comercialização do Célula de combustível PEM é prejudicado por alguns fatores, que incluem o armazenamento de hidrogênio, água e gerenciamento térmico, envenenamento do catalisador, corrosão em coletores de corrente de cobre entre os fatores, o problema de gerenciamento de água surge principalmente devido à geração de água (ou seja, inundação) devido ao eletroquímico reações, o que leva à desaceleração da taxa de reação eletroquímica, resultando em um declínio na produção efetivamente. Portanto, a questão da gestão da água da célula a combustível PEM também deve ser estudada em detalhes, e soluções devem ser encontradas para uma melhor comercialização da tecnologia de célula a combustível PEM. Métodos como a purga da água acumulada no lado do ânodo durante a operação da célula a combustível PEM pode auxiliar no gerenciamento da água e na manutenção da operação estável da célula. Vários outros fatores, incluindo temperatura operacional, pressão e umidificação do fluxo de gás, são conhecidos por terem um impacto significativo no desempenho da célula de combustível PEM. Compreender o impacto desses fatores nas operações das células de combustível é crucial para melhorar o desempenho das células de combustível PEM. A temperatura operacional da célula impacta dramaticamente a eficiência elétrica e térmica, bem como o desempenho da célula a combustível PEM, ilustrando experimentalmente como a temperatura operacional da célula afetou a curva de polarização quando os reagentes do gás de entrada foram aquecidos a 75°C, 80°C, 85 °C e 90 °C. Verificou-se que para densidades de corrente moderadas a altas, o desempenho da célula de combustível aumentou consideravelmente com o aumento da temperatura da célula.

Eles descobriram que o tempo do ciclo de gotículas diminuiu drasticamente de 14 s para 0,5 s quando a temperatura da célula aumentou de 25°C para 75°C. E descobriu que aumentar a temperatura operacional de 120°C para 200°C melhorou a eficiência da célula de combustível; no entanto, a temperatura operacional ideal foi considerada na faixa de 160°C -180°C, a fim de obter uma alta densidade de potência e menores custos de manutenção.

É bem conhecido que o desempenho da célula a combustível PEM será significativamente influenciado pela umidificação nos lados do cátodo e do ânodo porque controla o equilíbrio da água dentro da célula. Para melhorar o equilíbrio hídrico dentro da célula, a água gerada dentro da célula durante seu funcionamento foi utilizada para hidratação dos reagentes, sendo considerada auto-umidificação. A auto-umidificação reduz a necessidade de fornecer um sistema de umidificação externo. Assim, o peso, bem como o custo dos sistemas de células de combustível PEM, podem ser reduzidos em grande medida. Muitos trabalhos de pesquisa têm se concentrado em experimentos e modelos desenvolvidos para compreender o efeito da auto-umidificação no desempenho da célula a combustível PEM. Examinou a distribuição de água na célula sob operação de gás seco medindo a quantidade de água nos lados do ânodo e do cátodo e confirmou que sob uma variedade de condições de operação, a retrodifusão da água para o ânodo era o principal mecanismo para gerenciar a água na célula de combustível PEM auto-umidificada.