An innovative hybrid 3d analytic-numerical model for air breathing parallel channel counter-flow PEM fuel cells

angleški

2014

letnik 61, številka 2

elektrokemični procesi   gorivne celice   numerično modeliranje   transport snovi

Slovensko kemijsko društvo
(Obvezni izvod spletne publikacije)

Model gorivne celice PEM z ravnimi vzporednimi kanali predstavljen v tem članku razširja inovativni hibridni 3D analitično-numerični (HAN) pristop, predstavljen v predhodnih publikacijah istih avtorjev, z zmožnostma popisa tro-komponentnih plinskih zmesi in protitočnih geometrij. Jedro modela je princip modeliranja transporta snovi z 2D analitično rešitvijo za porazdelitev koncentracije snovi v ravnini pravokotni na smer toka plina v kanalu in sklaplanjem zaporednih takih 2D rešitev s pomočjo 1D numeričnega modela za tok plina po cevi. Elektrokemijska kinetika in drugi nelinearni procesi so s transportom snovi sklopljeni s pomočjo rutine odvodne aproksimacije v prediktivno-iterativni zanki. Slednje je tudi jedro protitočnega računskega algoritma. V članku je predstavljen model HAN laboratorijske testne gorivne celice in ovrednoten s primerjavo s profesionalnim 3D CFD simulacijskim orodjem. Rezultati predstavljenega modela HAN kažejo zelo dobro ujemanje z rezultati CFD simulacij. Model HAN doseže visoko natančne rezultate ob kratkih računskih časih, za kar sta zaslužna njegova delno analitična narava in učinkovita računska sklopitev elektrokemijske kinetike in transporta snovi.

23.05.2017