Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ВОДОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ МЕМБРАН, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МЕМБРАННЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ И ВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.21.007

Полный текст:

Аннотация

В рамках создания методологии управления процессами проницаемости функциональных материалов рассмотрен математический аппарат диффузии через пластину при граничных условиях 1-го и 2-го рода и предложены способы оценки параметров диффузии методами особых точек, функциональных масштабов и статистических моментов. Разработан комплекс компьютерных программ HPRON, обеспечивающий возможность математического моделирования, планирования, обработки и интерпретации результатов различных вариантов метода газопроницаемости. Полученные результаты использованы для оптимизации работы мембранного электродного блока автомобильного топливного элемента и электролизера с протонпроводящей перфторированной мембраной типа нафиона.

Об авторах

И. Н. Бекман
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, химический факультет 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 3
Россия

д-р хим. наук, профессор, профессор



Д. Г. Бессарабов
Национальный центр «Водород ЮАР» при Северо-Западном университете, Потчефструм, ЮАР
Южно-Африканская Республика

канд. хим. наук.Директор национального центра «Водород ЮАР»



И. М. Бунцева
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, химический факультет 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 3
Россия

канд. хим. наук, старший научный сотрудник кафедры радиохимии химического факультета



Список литературы

1. Majsztrik P.W., Satterfield M.B., Bocarsly A.B., Benziger J.B. Water sorption, desorption and transport in Nafion membranes // J. Membr. Sci. 2007. 301: 93–106.

2. Blunk R., Zhong F., Owens J. Automotive composite fuel cell bipolar plates: Hydrogen permeation concerns // J. Power Sources. 2006. 159: 533–542.

3. Mathias M., Roth J., Fleming J., Lehnert W. Diffusion media materials and characterization, Chapter 46, Vol 3. In: Handbook of Fuel Cells – Fundamentals, Technology and Applications. Edited by Wolf Vielstich, Hubert A. Gasteiger, ArnoldLamm. 2003. John Wiley & Sons: 517-537.

4. Yu Z. and Carter R.N. Measurement of effective oxygen diffusivity in electrodes for proton exchange membrane fuel cells // J. Power Sources. 2010. 195: 1079–1084.

5. Pharoah J.G. On the permeability of gas diffusion media used in PEM fuel cells // J. Power Sources. 2005. 144: 77–82.

6. Astrath N.G.C., Shen J., Astrath F.B.G., Zhou J., Huang

7. C. and Yuan X.Z. et al. Determination of effective gas diffusion coefficients of stainless steel films with differently shaped holes using a Loschmidt diffusion cell // Rev. Sci. Instrum. 2010. 81: 046104-046104-3.

8. Hiramitsu Y., Mitsuzawa N., Okada K., Hori M. Effects of ionomer content and oxygen permeation of the catalyst layer on proton exchange membrane fuel cell cold start-up // J. Power Sources. 2010. 195: 1038–1045.

9. Shen J., Zhou J., Astrath N.G.C., Navessin T., Liu Z.-S., et al. Measurement of Effective Gas Diffusion Coefficients of Catalyst Layers of PEM Fuel Cells with a Loschmidt Diffusion Cell // J. Power Sources. 2011. 196: 674-678.

10. Bessarabov D. and Kozak P. Measurement of gas permeability in SPE membranes for use in fuel cells // Membr.Techn. 2007 (a). December: 6-9.

11. Zhang J., Tang Y., Song C., Zhang J., Wang H. PEM fuel cell open circuit voltage (OCV) in the temperature range of 23 °C to 120 °C // J. Power Sources. 2006. 163: 532–537.

12. Mittelsteadt C.K. and Liu H. Conductivity, permeability, and ohmic shorting of ionomeric membranes, Chapter 23, vol. 5. In: Handbook of fuel cells. Eds: W.Vielstich, H.A. Gasteiger, A. Lamm, 2009 John Wiley and Sons: 345-358.

13. Bi W., Gray G.E., Fuller T.F. PEM fuel cell Pt/C dissolution and deposition in Nafion electrolyte // Electrochem. Solid-State Letters. 2007. 10: B101-B104.

14. Kundu S., Cimenti M., Lee S., Bessarabov D. Fingerprint of the automotive fuel cell cathode catalyst degradation: Pt band in the proton-exchange membranes // Membr.Techn. 2009. 10: 7-10.

15. Bessarabov D and Kozak P. Steady-state gas permeability measurements in proton-exchange membranes for fuel cell application using the GC method. Paper presented at Annual Meeting of North American Membrane Society (NAMS2007), Orlando, FL. 2007 (b).

16. Crank J. Mathematics of diffusion. Oxford University Press. 1956.

17. Beckman I.N. Unusual membrane proсesses: non-steady state regims, nonhomogeneous and moving membranes / In: Polymeric gas separation membranes (Eds. D.R. Paul, Y.P. Yampol’ski): CRC Press, Boka Raton-London-Tokyo, 1994.


Для цитирования:


Бекман И.Н., Бессарабов Д.Г., Бунцева И.М. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ВОДОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ МЕМБРАН, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МЕМБРАННЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ И ВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2015;(21):55-69. https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.21.007

For citation:


Beckman I.N., Bessarabov D.G., Buntseva I.M. MATHEMATICAL METHODOLOGY AND SOFTWARE PACKAGE FOR EXPERIMENTS TO STUDY THE TRANSIENT HYDROGEN PERMEATION IN MEMBRANES USED IN ELECTROLYSERS AND HYDROGEN FUEL CELL. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2015;(21):55-69. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.21.007

Просмотров: 299


ISSN 1608-8298 (Print)