Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Процесс затопления водой активного слоя катода топливного элемента с твердым полимерным электролитом

Полный текст:

Аннотация

Проведено полное компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом. Моделировались не только транспортная структура активного слоя, но также структура зерен подложки (агломераты углеродных частиц, на поверхность которых нанесена платина). Рассчитаны поляризационные кривые активного слоя с учетом омических и диффузионных ограничений (подача протонов и кислорода), которые неизбежно возникают в зернах подложки. Изучен процесс постепенного затопления водой газовых пор в зернах подложки. Продемонстрировано, что полное затопление газовых пор зерен подложки способно привести к резкому снижению величин габаритных токов.

Об авторах

Ю. Г. Чирков
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Россия


В. И. Ростокин
Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ)
Россия


Список литературы

1. 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. 2014, №6, С.8-15.

2. 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. 2014, № 9, С.8-20.

3. Чизмаджев Ю.А., Маркин В.С., Тарасевич М.Р., Чирков Ю.Г. Макрокинетика процессов в пористых средах (Топливные элементы). М.: Наука, 1971. 363 с.

4. Chizmadzhev Yu.A., Chirkov Yu.G. // Comprehensive Treatise of Electrochemistry / Eds. Yeager E., Bockris J. O'M., Conway B.E., Sarangapani S. N.Y., L.: Plenum Press, 1983. V. 6. P. 356.

5. M.A. Rubio, A. Urquia, S. Dormido. Diagnosis of PEM fuel cells through current interruption // Journal of Power Sources 171 (2007) 670-677.

6. 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. V. 178. P. 103.

7. 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. V. 183. P. 260.

8. A.Z. Weber, M.A. Hickner. Modeling and high-resolution-imaging studies of water-content profiles in a polymer-electrolyte-fuel-cell membrane-electrode assembly // Electrochimica Acta 53 (2008) 7668-7674.

9. Tushar Swamy, E. C. Kumbur, and M. M. Mench. Characterization of Interfacial Structure in PEFCs: Water Storage and Contact Resistance Model// Journal of The Electrochemical Society 157(1) B77-B85 (2010).

10. Xuhai Wang and Trung Van Nguyen. Modeling the Effects of the Microporous Layer on the Net Water Transport Rate Across the Membrane in a PEM Fuel Cell // Journal of The Electrochemical Society 157(4) B496-B505 (2010).

11. M.A. Rubio, A. Urquia, S. Dormido. Diagnosis of performance degradation phenomena in PEM fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 2586-2590.

12. Jiao K., Li X. Water transport in polymer electrolyte membrane fuel cells // Progress in Energy and Combustion Science. 2011. V. 37. P. 221.

13. Li Chen, Hui-Bao Luan, Ya-Ling He, Wen-Quan Tao. Pore-scale flow and mass transport in gas diffusion layer of proton exchange membrane fuel cell with interdigitated flowfields // International Journal of Thermal Sciences 51 (2012) 132-144.

14. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. «Компьютерное моделирование активного слоя катода топливного элемента с полимерным электролитом: формирование полноценных зерен углеродной подложки, расчет габаритных характеристик» // Альтернативная энергетика и экология. 2012, №2, С.132-145.

15. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. «Активный слой катода топливного элемента с полимерным электролитом: моделирование структуры зерен углеродной подложки» // Электрохимия. 2013. Т.49 (2). С.165-177. [Chirkov Yu.G., Rostokin V.I. // Russ. J. Electrochem. 2013. V. 49. P. 149-160]

16. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. «Катод топливного элемента с твердым полимерным электролитом: конструирование оптимальной структуры активного слоя» // Электрохимия, 2014. V.50. №9.

17. Damjanovic A., Genshaw M.A., Bockris J.O'M. Distinction between Intermediates Produced in Main and Side Electrodic Reactions // J. Phys. Chem. 1966. V. 45. P. 4057.

18. Sepa D.B., Vojnovic V., Damjanovic A. Reaction intermediates as a controlling factor in the kinetics and mechanism of oxygen reduction at platinum electrodes // Electrochim. Acta. 1981. V. 26. P. 781.

19. Parthasarathy A., Srinivasan S., Appleby J. Temperature dependence of the electrode kinetics of oxygen reduction at the platinum/Nafion interface - a microelectrode investigation // Electrochem. Soc. 1992. V. 139. P. 2530.

20. Antoine O., Bultel Y., Durand R. Oxygen reduction reaction kinetics and mechanism on platinum nanoparticles inside Nafion // J. Electroanalyt. Chem. 2001. V. 499. P. 85.

21. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. «Теория пористых электродов: расчет габаритных характеристик катода для случая, когда поляризационная кривая имеет участки с различными наклонами» // Электрохимия. 2006. Т.42. С.806


Для цитирования:


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):58-68.

For citation:


Chirkov Y.G., Rostokin V.I. Active layer cathode of fuel cell with polymer electrolyte: the flooding process in support grains. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2014;(14):58-68. (In Russ.)

Просмотров: 82


ISSN 1608-8298 (Print)