Análisis electroquímico de una pila de combustible de hidrógeno mediante el método de los volúmenes finitos
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Date
2022-01
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
This technical project electrochemically analyzes the characteristics of a hydrogen fuel
cell (PEM) using the finite element method. The modeled stack presents characteristics of
the most commercially used in the industry, it is a single cell stack due to the complexity
of the simulation. The pile has an active area of 70 centimeters squared that was modeled
in a design program.
For the study of the finite element method, the current geometry is simplified by
eliminating details such as bolts, screws; leaving only geometry according to where the
phenomenon can be observed. The mesh has an excellent rating structure within the
Skewness method, which guarantees results.
The results of the simulation detail phenomena such as the pressure drop in the channels
where the fluid circulates, in addition to the increase in temperature along the stack, a
current density is observed at the terminals. For data validation, a polarization curve is
made by varying the voltage of the cathode terminal and it is compared with cell curves
previously made and put to functional tests. The values between curves are very similar
and most are found in a 10 percent relative error value.
Description
El presente proyecto técnico analiza electroquímicamente las características de una pila
de combustible hidrógeno (PEM) mediante el método de volúmenes finitos La pila
modelada presenta características de las más comercialmente usadas en la industria, se
trata de una pila de una sola celda debido a la complejidad de la simulación. La pila
presenta un área activa de 70 centímetros cuadrados que fue modelada en un programa de
diseño.
Para el estudio de método de volúmenes finitos se simplifica la geometría actual
eliminando detalles como pernos, tornillos; dejando únicamente geometría acorde a donde
se pueda observar el fenómeno. La malla presenta una estructura de calificación excelente
dentro del método Skewness con lo cual garantiza los resultados.
Los resultados de la simulación detallan fenómenos como la caída de presión en los
canales donde circula el fluido, además el aumento de temperatura a lo largo de la pila, se
observa una densidad de corriente en los terminales. Para la validación de datos se realiza
una curva de polarización variando el voltaje del terminal del cátodo y se compara con
curvas de pilas anteriormente realizadas y puestas a pruebas de funcionamiento. Los
valores entre curvas son muy similares y se encuentra la mayoría en un valor de 10 por
ciento de error relativo.
Keywords
PILA, COMBUSTIBLE, PEM, ELEMENTOS FINITOS, CURVA DE POLARIZACIÓN