Análisis y simulación de una Celda de Combustible de Membrana de Intercambio Protónico (PEMFC) con canales novedosos

Abstract

Para mejorar el rendimiento de las Celdas de Combustible de Membrana de Intercambio Protónico (PEMFC), se deben de diseñar y probar nuevos conjuntos de placas bipolares debido al impacto que tienen en la distribución de los gases reactivos, la presión, la densidad de corriente y la temperatura, así como en la gestión del calor y el agua generados durante la operación. En este artículo, se presenta la propuesta de un innovador diseño del campo de flujo, al cual se le realizan dos modificaciones en la media del espesor (1.5 y 1.75 mm) y una en el ancho del canal de flujo (1.2 mm) para ser evaluadas con una configuración convencional de un multiserpentín, utilizando el método de dinámica de fluidos computacional (Computational Fluid Dynamics, CFD por sus siglas en inglés). Para llevar a cabo esta comparación, se resuelve el conjunto de ecuaciones que abarca desde continuidad, momento, energía, transporte de especies hasta reacciones electroquímicas empleando el algoritmo SIMPLE como método de solución. De acuerdo con los resultados obtenidos, se muestra que las caídas de presión fueron menores con la modificación de altura del canal de 1.5 mm, con una diferencia aproximada del 14.48% para el ánodo y 14.77% para el cátodo en comparación con las caídas de presión del multiserpentín. En conclusión, los resultados indican que el campo de flujo propuesto tiene un mejor rendimiento en comparación con la geometría convencional.