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Desarrollo de una herramienta de diseño para la estimación y validación del rendimiento de la celda de combustible de membrana de intercambio protónico: verificación y validación para una celda de combustible comercial de 20 KW

Autores: Leto, Angelo; Di Lorenzo, Giuseppe

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Desarrollo de una herramienta de diseño para la estimación y validación del rendimiento de la celda de combustible de membrana de intercambio protónico: verificación y validación para una celda de combustible comercial de 20 KW


Categoría

Energía

Subcategoría

Tecnología de combustibles

Palabras clave

Herramientas
Celdas de combustible PEM
Curva de polarización
Herramienta computacional
Rendimiento
Simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este trabajo proporciona una descripción ampliada de las herramientas desarrolladas en el entorno de Wolfram Mathematica para caracterizar las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM). Estas herramientas, con su interfaz fácil de usar, facilitan el cálculo de los principales parámetros necesarios para obtener la curva de polarización de la pila de combustible PEM, ofreciendo una experiencia fluida e intuitiva. Se han codificado varios modelos matemáticos y algoritmos para calcular con precisión los parámetros necesarios para el análisis de la curva de polarización. Este estudio presenta el desarrollo y la validación de una herramienta computacional diseñada para simular el rendimiento de las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM). La herramienta integra ecuaciones termodinámicas y electroquímicas para predecir parámetros operativos clave, y fue validada utilizando datos experimentales de una pila de combustible PEM comercial de Ballard para garantizar su precisión. El proceso de validación implicó comparar las predicciones numéricas con mediciones empíricas bajo diversas condiciones de operación. Los resultados demuestran que la herramienta computacional replica con precisión las características de rendimiento observadas en los datos experimentales, confirmando su fiabilidad y generando confianza en su uso para simular el comportamiento de las pilas de combustible PEM. Esta herramienta ofrece un recurso valioso para optimizar el diseño y la operación de las pilas de combustible, proporcionando información sobre la eficiencia, la producción y las áreas potenciales de mejora. El trabajo futuro ampliará las capacidades de la herramienta para incluir mecanismos de degradación y predicciones de rendimiento a largo plazo. Este avance subraya el potencial de la herramienta como una solución integral para la investigación académica y las aplicaciones industriales en la tecnología de pilas de combustible.

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