Sobre el impacto de la condensación y el agua líquida en la turbina radial de un turbocompresor de pila de combustible
Autores: Wittmann, Tim; Lück, Sebastian; Bode, Christoph; Friedrichs, Jens
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Sobre el impacto de la condensación y el agua líquida en la turbina radial de un turbocompresor de pila de combustible
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Sistema de gestión de aire
Condensación
Turbina
Pila de combustible
Agua líquida
PEMFC
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
El sistema de gestión del aire de una celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) es responsable de suministrar al conjunto de celdas de combustible aire ambiental en condiciones adecuadas. El compresor del sistema de gestión del aire puede ser impulsado parcialmente utilizando el gas de escape de la celda de combustible en una turbina. El gas de escape de la celda de combustible está parcialmente o completamente saturado con vapor de agua. Cuando el gas de escape se expande en la turbina, ocurre la supersaturación. Esto conduce a la nucleación de gotas y su posterior crecimiento por condensación. Este estudio proporciona una visión general y comprensión de los diversos fenómenos causados por la condensación y el agua líquida en la turbina de un sistema de gestión del aire de PEMFC. La base de este trabajo son simulaciones numéricas publicadas anteriormente que se centraron en aspectos individuales de los fenómenos mencionados. El presente trabajo revisita estos resultados y los contextualiza para proporcionar una comprensión integral. Fenómenos importantes son los efectos de la condensación en el rendimiento de la turbina a través de pérdidas por cambio de fase, liberación de calor latente y estrangulación térmica. Además, el calor latente liberado ofrece un potencial de energía para las etapas posteriores de la turbina. A través de estos efectos, la condensación también puede impactar todo el sistema de gestión del aire. Sin embargo, la condensación puede ocurrir de manera desigual, causando una asimetría circunferencial del flujo de salida de la turbina. El agua líquida en la turbina puede provocar erosión de gotas, corrosión y daños inducidos por el agua. En resumen, es esencial considerar la condensación y el agua líquida al desarrollar turbinas para sistemas de gestión del aire de PEMFC.
Descripción
El sistema de gestión del aire de una celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) es responsable de suministrar al conjunto de celdas de combustible aire ambiental en condiciones adecuadas. El compresor del sistema de gestión del aire puede ser impulsado parcialmente utilizando el gas de escape de la celda de combustible en una turbina. El gas de escape de la celda de combustible está parcialmente o completamente saturado con vapor de agua. Cuando el gas de escape se expande en la turbina, ocurre la supersaturación. Esto conduce a la nucleación de gotas y su posterior crecimiento por condensación. Este estudio proporciona una visión general y comprensión de los diversos fenómenos causados por la condensación y el agua líquida en la turbina de un sistema de gestión del aire de PEMFC. La base de este trabajo son simulaciones numéricas publicadas anteriormente que se centraron en aspectos individuales de los fenómenos mencionados. El presente trabajo revisita estos resultados y los contextualiza para proporcionar una comprensión integral. Fenómenos importantes son los efectos de la condensación en el rendimiento de la turbina a través de pérdidas por cambio de fase, liberación de calor latente y estrangulación térmica. Además, el calor latente liberado ofrece un potencial de energía para las etapas posteriores de la turbina. A través de estos efectos, la condensación también puede impactar todo el sistema de gestión del aire. Sin embargo, la condensación puede ocurrir de manera desigual, causando una asimetría circunferencial del flujo de salida de la turbina. El agua líquida en la turbina puede provocar erosión de gotas, corrosión y daños inducidos por el agua. En resumen, es esencial considerar la condensación y el agua líquida al desarrollar turbinas para sistemas de gestión del aire de PEMFC.