Esquema de la capa de catalizador de cátodo basado en la suposición de aglomerado. Crédito:Sun Mu
La celda de combustible de membrana de electrolito de polímero de alta temperatura (HT-PEMFC) se puede aplicar en vehículos eléctricos y suministros de energía marinos.
Sin embargo, el electrolito en la HT-PEMFC es ácido fosfórico concentrado, que migra del cátodo al ánodo durante el funcionamiento de la celda de combustible, lo que lleva a la redistribución del ácido fosfórico y, por lo tanto, afecta la transferencia de masa multifásica y la reacción electroquímica dentro de la celda de combustible.
Recientemente, un grupo de investigación dirigido por el Prof. Sun Gongquan y el Prof. Wang Suli del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) desarrolló un novedoso modelo multifase multicomponente para predecir la distribución de ácido fosfórico y agua. en HT-PEMFC, que puede ayudar a comprender mejor los efectos de los materiales, las estructuras y las condiciones de funcionamiento en el transporte multifásico de agua y ácido fosfórico.
El estudio fue publicado en AIChE Journal el 9 de abril.
Los investigadores exploraron el mecanismo de transporte de agua y ácido fosfórico dentro de la HT-PEMFC y su impacto en el rendimiento de la celda de combustible mediante la construcción de un modelo tridimensional, no isotérmico, multifásico de HT-PEMFC basado en un submodelo de aglomerado esférico de capa catalítica.
Este modelo podría predecir el rendimiento de la celda de combustible. Incluía el modelo de transporte multifase de ácido fosfórico y agua, el modelo de aglomerado esférico de capa catalítica, el modelo de transporte potencial y el modelo de transporte de energía.
Los resultados de la simulación mostraron que la concentración de ácido fosfórico en el ánodo era mayor que la del cátodo, y aproximadamente el 20 % del agua generada en el cátodo se difundió al ánodo en forma de fase líquida.
"Este estudio proporciona una base teórica para la optimización del diseño de los materiales, la estructura y las condiciones de funcionamiento", dijo el Prof. Sun. Nuevas pilas de combustible que pueden operar a temperaturas entre -20 y 200 °C
