Efecto de la humidificación y el calentamiento de la celda sobre la estabilidad operativa de una celda de combustible de membrana de electrolito polimérico

Efecto de la humidificación y el calentamiento de la celda sobre la estabilidad operativa de una celda de combustible de membrana de electrolito polimérico

La comercialización del Pila de combustible PEM se ve obstaculizado por algunos factores, que incluyen el almacenamiento de hidrógeno, agua y gestión térmica, envenenamiento del catalizador, corrosión en los colectores de corriente de cobre, entre otros factores, el problema de la gestión del agua surge principalmente debido a la generación de agua (es decir, inundaciones) debido a la electroquímica. reacciones, lo que conduce a la desaceleración de la velocidad de reacción electroquímica, lo que resulta en una disminución efectiva de la producción. Por lo tanto, la cuestión de la gestión del agua de la pila de combustible PEM también debería estudiarse en detalle y deberían encontrarse soluciones para una mejor comercialización de la tecnología de la pila de combustible PEM. Métodos como la purga del agua acumulada en el lado del ánodo durante el funcionamiento de la pila de combustible PEM. puede ayudar en la gestión del agua y mantener el funcionamiento estable de la celda. Se sabe que muchos otros factores, incluida la temperatura de funcionamiento, la presión y la humidificación del flujo de gas, tienen un impacto significativo en el rendimiento de la celda de combustible PEM. Comprender el impacto de estos factores en las operaciones de las pilas de combustible es crucial para mejorar el rendimiento de las pilas de combustible PEM. La temperatura de funcionamiento de la celda impacta dramáticamente la eficiencia eléctrica y térmica, así como el rendimiento de la celda de combustible PEM, ilustrado experimentalmente cómo la temperatura de operación de la celda afectó la curva de polarización cuando los reactivos del gas de entrada se calentaron a 75°C, 80°C, 85 °C y 90°C. Se descubrió que para densidades de corriente de moderadas a altas, el rendimiento de la pila de combustible aumentaba considerablemente con el aumento de la temperatura de la pila.

Descubrieron que el tiempo del ciclo de las gotas disminuía drásticamente de 14 sa 0,5 s cuando la temperatura de la celda aumentaba de 25 °C a 75 °C. Y descubrió que aumentar la temperatura de funcionamiento de 120°C a 200°C mejoraba la eficiencia de la pila de combustible; sin embargo, se afirmó que la temperatura de funcionamiento óptima estaba en el rango de 160 °C -180 °C para obtener una alta densidad de potencia y menores costos de mantenimiento.

Es bien sabido que el rendimiento de la pila de combustible PEM se verá influenciado significativamente por la humidificación en los lados del cátodo y del ánodo porque controla el equilibrio hídrico dentro de la pila. Para mejorar el equilibrio hídrico dentro de la celda, el agua generada dentro de la celda durante su funcionamiento se utilizó para la hidratación del reactivo y se considera autohumidificación. La autohumidificación reduce la necesidad de proporcionar un sistema de humidificación externo. De este modo se puede reducir en gran medida el peso y el coste de los sistemas de pilas de combustible PEM. Muchos trabajos de investigación se han centrado en experimentos y modelos desarrollados para comprender el efecto de la autohumidificación en el rendimiento de la pila de combustible PEM. Examinó la distribución de agua en la celda bajo operación de gas seco midiendo la cantidad de agua en los lados del ánodo y del cátodo y confirmó que bajo una variedad de condiciones operativas, la retrodifusión de agua hacia el ánodo era el mecanismo principal para gestionar el agua. en la pila de combustible PEM autohumidificada.