alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейсalternative-592Research ArticleВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКАHYDROGEN ECONOMYО степени заполнения зерен подложки водой: активный слой катода топливного элемента с нафионом, компьютерное моделированиеDegree to filling of support grain by water: active layer cathode of fuel cell with nafion, computer modelingЧирковЮрий ГеоргиевичChirkovYu. G.olga.nedelina@gmail.comРостокинВиктор ИвановичRostokinV. I.viktor.rostockin@yandex.ruИнститут физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАНРоссияA.N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and ElectrochemistryRussian FederationНациональный исследовательский ядерный университет (МИФИ)РоссияNational Research Nuclear University (MEPhY)Russian Federation201423062016175765Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/592

В статье методами компьютерного моделирования исследована зависимость степени заполнения водой зерен подложки в топливном элементе с полимерным электролитом (PEMFC). Изучены два процесса: 1 - затопление водой, выделяющейся в зернах подложки при генерации тока (восстановление кислорода до воды); 2 - удаление воды из зерен подложки благодаря испарению и диффузии паров воды. Показано, что еще одним элементом деградации (сокращения срока службы) характеристик PEMFC может быть постепенное затопление зерен подложки водой, приводящее к значительному уменьшению величины габаритного тока PEMFC.

This paper presents a computer simulation study of the active layer cathode of a fuel cell with polymer electrolyte (PEMFC). We simulate both (1) the flooding pores in support grains (that is, agglomerates of carbon particles with supported platinum) and (2) the draining pores in support grains (process of evaporation and diffusion of vapor). Our calculations demonstrate that there is one possibility yet for degradation PEMFC, if with time, gradually pores in support grains will be filled with water. Then (as study demonstrates) filling support grains with water leads to a sharp decrease of overall current.

катод топливного элемента с полимерным электролитомактивный слойкомпьютерное моделированиепроцесс затопления и осушения зерен подложкидеградация PEMFCcathode of fuel cell with polymer electrolyte (PEMFC)active layercomputer simulationprocess flooding and draining in support grainsdegradation PEMFCReferencesЧирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом: учет процесса диффузии кислорода в зернах подложки // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2014. № 6. С. 8-15.Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом: учет процесса диффузии кислорода в зернах подложки // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2014. № 6. С. 8-15.Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом: о факторах, тормозящих полноценное протекание процесса генерации тока // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2014. № 9. С. 8-20.Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом: о факторах, тормозящих полноценное протекание процесса генерации тока // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2014. № 9. С. 8-20.Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Процесс затопления водой активного слоя катода топливного элемента с твердым полимерным электролитом // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2014. № 14. С. 8-20.Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Процесс затопления водой активного слоя катода топливного элемента с твердым полимерным электролитом // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2014. № 14. С. 8-20.Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Катод топливного элемента с твердым полимерным электролитом: конструирование оптимальной структуры активного слоя // Электрохимия. 2014. Т. 50(9). С. 968-982 [Chirkov Yu.G., Rostokin V.I. // Russ. J. Electrochem. 2014. Vol. 50 (9). P. 872-884].Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Катод топливного элемента с твердым полимерным электролитом: конструирование оптимальной структуры активного слоя // Электрохимия. 2014. Т. 50(9). С. 968-982 [Chirkov Yu.G., Rostokin V.I. // Russ. J. Electrochem. 2014. Vol. 50 (9). P. 872-884].Borup R., Meyers J., Pivovar B., Kim Y.S., Mukundan R., Garland N., Myers D., Wilson M., Garzon F., Wood D., Zelenay P., More K., Stroh K., Zawodzinski T., Boncella J., McGrath J.E., Inaba M., Miyatake K., Hori M., Ota K., Ogumi Z., Miyata S., Nishikata A., Siroma Z., Uchimoto Y., Yasuda K., Kimijima K., Iwashita N. // Chemical Reviews. 2007. Vol. 107. P. 3904.Borup R., Meyers J., Pivovar B., Kim Y.S., Mukundan R., Garland N., Myers D., Wilson M., Garzon F., Wood D., Zelenay P., More K., Stroh K., Zawodzinski T., Boncella J., McGrath J.E., Inaba M., Miyatake K., Hori M., Ota K., Ogumi Z., Miyata S., Nishikata A., Siroma Z., Uchimoto Y., Yasuda K., Kimijima K., Iwashita N. // Chemical Reviews. 2007. Vol. 107. P. 3904.Yousfi-Steiner N., Mocoteguy Ph., Candusso D., Hissel D., Hernandez A., Aslanides A. A review on PEM voltage degradation associated with water management: Impacts, influent factors and characterization // Journal of Power Sources. 2008. Vol. 183. P. 260.Yousfi-Steiner N., Mocoteguy Ph., Candusso D., Hissel D., Hernandez A., Aslanides A. A review on PEM voltage degradation associated with water management: Impacts, influent factors and characterization // Journal of Power Sources. 2008. Vol. 183. P. 260.Li H., Tang Y., Wang Z., Shi Z., Wu S., Song D., Zhang J., Fatih K., Zhang J., Wang X., Liu Z., Abouatallah R., Mazza A. A review of water flooding issues in the proton exchange membrane fuel cell // Journal of Power Sources. 2008. Vol. 178. P. 103.Li H., Tang Y., Wang Z., Shi Z., Wu S., Song D., Zhang J., Fatih K., Zhang J., Wang X., Liu Z., Abouatallah R., Mazza A. A review of water flooding issues in the proton exchange membrane fuel cell // Journal of Power Sources. 2008. Vol. 178. P. 103.Jiao K., Li X. Water transport in polymer electrolyte membrane fuel cells // Progress in Energy and Combustion Science. 2011. Vol. 37. P. 221.Jiao K., Li X. Water transport in polymer electrolyte membrane fuel cells // Progress in Energy and Combustion Science. 2011. Vol. 37. P. 221.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.