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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

Spatially resolved oxygen reaction, water, and temperature distribution: Experimental results as a function of flow field and implications for polymer electrolyte fuel cell operation

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Autor(es):
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Lopes, Thiago [1, 2, 3] ; Beruski, Otavio [4, 1] ; Manthanwar, Amit M. [5, 6] ; Korkischko, Ivan [1, 3] ; Pugliesi, Reynaldo [1] ; Stanojev, Marco Antonio [1] ; Garcia Andrade, Marcos Leandro [1] ; Pistikopoulos, Efstratios N. [5, 6] ; Perez, Joelma [4] ; Fonseca, Fabio Coral [1] ; Meneghini, Julio Romano [3] ; Kucernak, Anthony R. [2]
Número total de Autores: 12
Afiliação do(s) autor(es):
[1] IPEN CNEN SP, Nucl & Energy Res Inst, BR-05508000 Sao Paulo, SP - Brazil
[2] Imperial Coll London, Dept Chem, South Kensington Campus, London SW7 2AZ - England
[3] Univ Sao Paulo, Res Ctr Gas Innovat, Escola Politecn, Ave Prof Mello Moraes 2231, BR-05508030 Sao Paulo, SP - Brazil
[4] Univ Sao Paulo, Inst Quim Sao Carlos, BR-13566590 Sao Carlos, SP - Brazil
[5] Imperial Coll London, Dept Chem Engn, London SW7 2AZ - England
[6] Texas A&M Energy Inst, College Stn, TX - USA
Número total de Afiliações: 6
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: APPLIED ENERGY; v. 252, OCT 15 2019.
Citações Web of Science: 0
Resumo

In situ and ex situ spatially-resolved techniques are employed to investigate reactant distribution and its impacts in a polymer electrolyte fuel cell. Temperature distribution data provides further evidence for secondary flows inferred from reactant imaging data, highlighting the contribution of convection in heat as well as reactant distribution. Water build-up from neutron tomography is linked to component degradation, matching the pattern seen in the reactant distribution and thus suggesting that high, non-uniform local current densities shape degradation patterns in fuel cells. The correlations shown between different techniques confirm the use of the versatile reactant imaging technique, which is used to compare commonly used flow field designs. Among serpentine-type designs, the single serpentine is superior in both equivalent current density and reactant distribution, showing large contributions from convective flow. On the other hand, the interdigitated design is shown to produce larger equivalent current densities, while showing a somewhat poorer reactant distribution. Considering the correlations drawn between the techniques, this suggests that the interdigitated design compromises durability in favour of power output. The results highlight how established techniques provide a robust background for the use of a new and flexible imaging technique toward designing advanced flow fields for practical fuel cell applications. (AU)

Processo FAPESP: 16/12397-0 - Otimização de campo de escoamento de células de combustível através de métodos numéricos
Beneficiário:Ivan Korkischko
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 13/11316-9 - Simulação e modelagem de células a combustível de membrana de troca protônica
Beneficiário:Otávio Beruski
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 14/50279-4 - Brasil Research Centre for Gas Innovation
Beneficiário:Julio Romano Meneghini
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 14/09087-4 - Estudos sobre o uso do bioetanol em células a combustível do tipo PEMFC e SOFC
Beneficiário:Marcelo Linardi
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 17/11937-4 - Rota sustentável para a conversão de metano com tecnologias eletroquímicas avançadas
Beneficiário:Fabio Coral Fonseca
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 14/22130-6 - Eletrocatálise além da platina: desenvolvimento de eletrocatalisadores sustentáveis
Beneficiário:Thiago Lopes
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 17/15304-6 - Eletrocatálise além da platina: desenvolvimento de eletrocatalisadores sustentáveis
Beneficiário:Thiago Lopes
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Apoio a Jovens Pesquisadores