Influencia de los parámetros clave de GDL en el rendimiento de las celdas electrolíticas de membrana de intercambio aniónico
Autores: Zhao, Xinyue; Shen, Qiuwan; Zhang, Zhaoyang; Li, Hongda; Li, Shian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Influencia de los parámetros clave de GDL en el rendimiento de las celdas electrolíticas de membrana de intercambio aniónico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Membrana de intercambio de aniones
Tecnología de producción de hidrógeno
Temperatura de operación
Presión
Capa de difusión de gas
Eficiencia de electrólisis
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El electrolizador de membrana de intercambio de aniones (AEMEC) es un dispositivo tecnológico prometedor para la producción de hidrógeno. Se ha desarrollado un modelo electroquímico utilizando MATLAB/Simulink para analizar el impacto de factores como el grosor de la membrana de intercambio de aniones (AEM), la temperatura de operación, la presión y los parámetros de la capa de difusión de gas (GDL) que incluyen el grosor, la porosidad y el tamaño de poro del GDL. Los resultados mostraron que a medida que disminuye el grosor de la AEM, la presión de operación y el GDL, la eficiencia de electrólisis mejora significativamente y el consumo de energía disminuye. Cuando el grosor de la AEM disminuye de 70 micrones a 65 micrones, causará una disminución de 24 mV en el voltaje de la celda. Este estudio también encontró que el aumento de la presión aumenta ligeramente el voltaje debido a una mayor sobrepotencial de difusión. Además, los cambios en la porosidad y tamaño de poro del GDL tienen un impacto significativo en el rendimiento. Una menor porosidad reduce la pérdida óhmica y mejora la eficiencia. Este estudio destaca la importancia de optimizar el diseño de los componentes de AEMEC para mejorar el rendimiento en la producción de hidrógeno.
Descripción
El electrolizador de membrana de intercambio de aniones (AEMEC) es un dispositivo tecnológico prometedor para la producción de hidrógeno. Se ha desarrollado un modelo electroquímico utilizando MATLAB/Simulink para analizar el impacto de factores como el grosor de la membrana de intercambio de aniones (AEM), la temperatura de operación, la presión y los parámetros de la capa de difusión de gas (GDL) que incluyen el grosor, la porosidad y el tamaño de poro del GDL. Los resultados mostraron que a medida que disminuye el grosor de la AEM, la presión de operación y el GDL, la eficiencia de electrólisis mejora significativamente y el consumo de energía disminuye. Cuando el grosor de la AEM disminuye de 70 micrones a 65 micrones, causará una disminución de 24 mV en el voltaje de la celda. Este estudio también encontró que el aumento de la presión aumenta ligeramente el voltaje debido a una mayor sobrepotencial de difusión. Además, los cambios en la porosidad y tamaño de poro del GDL tienen un impacto significativo en el rendimiento. Una menor porosidad reduce la pérdida óhmica y mejora la eficiencia. Este estudio destaca la importancia de optimizar el diseño de los componentes de AEMEC para mejorar el rendimiento en la producción de hidrógeno.