RETIRADO: Optimización del Campo de Flujo Bio-Aerodinámico en Celdas de Combustible PEM: Un Enfoque de Campo de Flujo Inspirado en el Halcón Peregrino
Autores: Babay, Mohamed-Amine; Adar, Mustapha; El Messoussi, Mohamed Essam; Chebak, Ahmed; Mabrouki, Mustapha
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
RETIRADO: Optimización del Campo de Flujo Bio-Aerodinámico en Celdas de Combustible PEM: Un Enfoque de Campo de Flujo Inspirado en el Halcón Peregrino
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Celdas de combustible de membrana de intercambio de protones
Campo de flujo biónico
Halcón peregrino
Dinámica de fluidos computacional
Densidad de potencia máxima
Enfoque bioinspirado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para mejorar simultáneamente la transferencia de masa y minimizar la caída de presión en las celdas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEMFC), este estudio propone un novedoso campo de flujo biónico inspirado en la estructura abdominal aerodinámica del halcón peregrino. Se desarrolla una geometría de canal tridimensional a partir de este prototipo biológico e integrada en un modelo de PEMFC de canal único para simulación numérica. Una serie de análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) comparan el nuevo diseño con campos de flujo convencionales rectos, trapezoidales y sinusoidales. Los resultados demuestran que la configuración inspirada en el halcón mejora la entrega de oxígeno, optimiza la gestión del agua y logra una distribución de densidad de corriente más uniforme. Notablemente, el diseño ofrece un aumento del 9.45% en la densidad de potencia máxima mientras reduce significativamente la caída de presión en comparación con el canal recto. Estos hallazgos confirman que las estructuras aerodinámicas biológicamente optimizadas pueden proporcionar beneficios tangibles en el diseño de campos de flujo de PEMFC al aumentar el rendimiento electroquímico y reducir las pérdidas parasitarias. Más allá de las celdas de combustible, este enfoque bioinspirado ofrece una metodología transferible para sistemas avanzados de conversión de energía donde el transporte eficiente de fluidos es esencial.
Descripción
Para mejorar simultáneamente la transferencia de masa y minimizar la caída de presión en las celdas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEMFC), este estudio propone un novedoso campo de flujo biónico inspirado en la estructura abdominal aerodinámica del halcón peregrino. Se desarrolla una geometría de canal tridimensional a partir de este prototipo biológico e integrada en un modelo de PEMFC de canal único para simulación numérica. Una serie de análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) comparan el nuevo diseño con campos de flujo convencionales rectos, trapezoidales y sinusoidales. Los resultados demuestran que la configuración inspirada en el halcón mejora la entrega de oxígeno, optimiza la gestión del agua y logra una distribución de densidad de corriente más uniforme. Notablemente, el diseño ofrece un aumento del 9.45% en la densidad de potencia máxima mientras reduce significativamente la caída de presión en comparación con el canal recto. Estos hallazgos confirman que las estructuras aerodinámicas biológicamente optimizadas pueden proporcionar beneficios tangibles en el diseño de campos de flujo de PEMFC al aumentar el rendimiento electroquímico y reducir las pérdidas parasitarias. Más allá de las celdas de combustible, este enfoque bioinspirado ofrece una metodología transferible para sistemas avanzados de conversión de energía donde el transporte eficiente de fluidos es esencial.