Schéma de la couche de catalyseur cathodique basé sur l'hypothèse d'agglomérat. Crédit :Sun Mu
La pile à combustible à membrane électrolyte polymère haute température (HT-PEMFC) peut être appliquée dans les véhicules électriques et les alimentations marines.
Cependant, l'électrolyte dans le HT-PEMFC est de l'acide phosphorique concentré, qui migre de la cathode vers l'anode pendant le fonctionnement de la pile à combustible, entraînant une redistribution de l'acide phosphorique et affectant ainsi le transfert de masse multiphase et la réaction électrochimique à l'intérieur de la pile à combustible.
Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur Sun Gongquan et le professeur Wang Suli du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a développé un nouveau modèle multiphase multicomposant pour prédire la distribution de l'acide phosphorique et de l'eau. dans HT-PEMFC, qui peut aider à mieux comprendre les effets des matériaux, des structures et des conditions de fonctionnement sur le transport multiphase de l'eau et de l'acide phosphorique.
L'étude a été publiée dans AIChE Journal le 9 avril.
Les chercheurs ont exploré le mécanisme de transport de l'eau et de l'acide phosphorique à l'intérieur du HT-PEMFC et son impact sur les performances des piles à combustible en construisant un modèle HT-PEMFC tridimensionnel, non isotherme et multiphase basé sur un sous-modèle d'agglomérat sphérique à couche catalytique.
Ce modèle pourrait prédire les performances de la pile à combustible. Il comprenait le transport multiphase multicomposant du modèle d'acide phosphorique et d'eau, le modèle d'agglomérat sphérique de la couche catalytique, le modèle de transport potentiel et le modèle de transport d'énergie.
Les résultats de la simulation ont montré que la concentration d'acide phosphorique dans l'anode était supérieure à celle dans la cathode, et environ 20 % de l'eau générée à partir de la cathode diffusait vers l'anode sous forme de phase liquide.
"Cette étude fournit une base théorique pour l'optimisation de la conception des matériaux, de la structure et des conditions de fonctionnement", a déclaré le professeur Sun. De nouvelles piles à combustible pouvant fonctionner à des températures comprises entre -20 et 200 °C
