- Код статьи
- 10.31857/S0424857024030048-1
- DOI
- 10.31857/S0424857024030048
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 60 / Номер выпуска 3
- Страницы
- 191-197
- Аннотация
- Рассмотрена модель мембранно-электродного блока, учитывающая влияние различных климатических условий на удельные мощностные характеристики. Продемонстрирован анализ разработанной модели в сравнении с батареей топливных элементов с протонообменной мембраной (ПОМТЭ), работающей при различных температурах окружающей среды. Показано расхождение полученных данных (менее 10%) между моделью и экспериментом в диапазоне температур от −10 до +10°С. Оптимальная температура окружающей среды для работы батареи составила 10°C. Снижение удельной мощности при повышении температуры на каждые 10°C выше нуля составило 0.006–0.008 Вт/см2, что является несущественным изменением и может быть компенсировано за счет использования буферного накопителя энергии.
- Ключевые слова
- топливные элементы с открытым катодом моделирование стек ПОМТЭ
- Дата публикации
- 17.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 1
Библиография
- 1. Kurnia, J.C., Chaedir, B.A., Sasmito, A.P., & Shamim, T., Progress on open cathode proton exchange membrane fuel cell: Performance, designs, challenges and future directions, Appl. Energy, 2021, vol. 283, p. 116359.
- 2. Zhao, C., Xing, S., Chen, M., Liu, W., & Wang, H., Optimal design of cathode flow channel for air-cooled PEMFC with open cathode, Intern. J. Hydrogen Energy, 2020, vol. 45, no. 35, p. 17771.
- 3. Jeong, S.U., Cho, E.A., Kim, H.J., Lim, T.H., Oh, I.H., & Kim, S.H., A study on cathode structure and water transport in air-breathing PEM fuel cells, J. Power Sources, 2006, vol. 159, no. 2, p. 1089.
- 4. Wu, J., Galli, S., Lagana, I., Pozio, A., Monteleone, G., Yuan, X. Z., & Wang, H., An air-cooled proton exchange membrane fuel cell with combined oxidant and coolant flow, J. Power Sources, 2009, vol. 188, no. 1, p. 199.
- 5. Sasmito, A.P., Birgersson, E., Lum, K., & Mujumdar, A.S., Fan selection and stack design for open-cathode polymer electrolyte fuel cell stacks, Renew. Energy, 2012, vol. 37, no. 1, p. 325.
- 6. Sasmito, A.P., Birgersson, E., and Mujumdar, A.S., A novel flow reversal concept for improved thermal management in polymer electrolyte fuel cell stacks, Intern. J. Therm. Sci., 2012, vol. 54, p. 242.
- 7. Sasmito, A.P., Lum, K.W., Birgersson, E., & Mujumdar, A.S., Computational study of forced air-convection in open-cathode polymer electrolyte fuel cell stacks, J. Power Sources, 2010, vol. 195, no. 17, p. 5550.
- 8. Shahsavari, S., Desouza, A., Bahrami, M., & Kjeang, E., Thermal analysis of air-cooled PEM fuel cells, Intern. J. Hydrogen Energy, 2012, vol. 37, no. 23, p. 18261.
- 9. Akbari, M., Tamayol, A., and Bahrami, M., Thermal assessment of convective heat transfer in air-cooled PEMFC stacks: an experimental study, Energy Procedia, 2012, vol. 29, p. 1.
- 10. Faddeev, N., Anisimov, E., Belichenko, M., Kuriganova, A., & Smirnova, N., Investigation of the Ambient Temperature Influence on the PEMFC Characteristics: Modeling from a Single Cell to a Stack, Processes, 2021, vol. 9, no. 12, p. 2117.
- 11. Bhaiya, M., Putz, A., and Secanell, M., Analysis of non-isothermal effects on polymer electrolyte fuel cell electrode assemblies, Electrochim. Acta, 2014, vol. 147, p. 294.
- 12. Springer, T.E., Zawodzinski, T.A., and Gottesfeld, S., Polymer electrolyte fuel cell model, J. Electrochem. Soc., 1991, vol. 138, no. 8, p. 2334.
- 13. Natarajan, D. and Van Nguyen, T., A two-dimensional, two-phase, multicomponent, transient model for the cathode of a proton exchange membrane fuel cell using conventional gas distributors, J. Electrochem. Soc., 2001, vol. 148, no. 12, p. A1324.
- 14. Plawsky, J. L., Transport Properties of Materials, Transport Phenomena Fundamentals. CRC Press, 2020. p. 81-128.
- 15. Weber, A.Z., Borup, R.L., Darling, R.M., Das, P.K., Dursch, T.J., Gu, W., & Zenyuk, I.V., A critical review of modeling transport phenomena in polymer-electrolyte fuel cells, J. Electrochem. Soc., 2014, vol. 161, no. 12, p. F1254.
- 16. Holzer, L., Pecho, O., Schumacher, J., Marmet, P., Stenzel, O., Büchi, F.N., & Münch, B., Microstructure-property relationships in a gas diffusion layer (GDL) for Polymer Electrolyte Fuel Cells, Part I: effect of compression and anisotropy of dry GDL, Electrochim. Acta, 2017, vol. 227, p. 419.
- 17. Holzer, L., Pecho, O., Schumacher, J., Marmet, P., Stenzel, O., Büchi, F.N., & Münch, B., Microstructure-property relationships in a gas diffusion layer (GDL) for Polymer Electrolyte Fuel Cells, Part II: pressure-induced water injection and liquid permeability, Electrochim. Acta, 2017, vol. 241, p. 414.
- 18. Vetter, R. and Schumacher, J. O., Experimental parameter uncertainty in proton exchange membrane fuel cell modeling. Part II: Sensitivity analysis and importance ranking, J. Power Sources, 2019, vol. 439, p. 126529.
- 19. Vichard, L., Petrone, R., Harel, F., Ravey, A., Venet, P., & Hissel, D., Long term durability test of open-cathode fuel cell system under actual operating conditions, Energy Convers. Manag., 2020, vol. 212, p. 112813.
