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Una Caja de Herramientas de Ingeniería para la Evaluación de Placas de Campo de Flujo Metálico

Autores: Reimer, Uwe; Froning, Dieter; Nelissen, Gert; Raymakers, Leonard F. J. M.; Zhang, Shidong; Beale, Steven B.; Lehnert, Werner

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Una Caja de Herramientas de Ingeniería para la Evaluación de Placas de Campo de Flujo Metálico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Química

Palabras clave

Placas de campo de flujo metálicas
Pilas de celdas de combustible
Fabricación
Variantes geométricas
Dinámica de fluidos computacional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las placas de campo de flujo metálicas, también llamadas placas bipolares, son un componente importante de los apilamientos de celdas de combustible, electrolizadores, y apilamientos de purificación y compresión de hidrógeno. La fabricación de estas placas mediante estampado o hidroformado es altamente adecuada para la producción en masa. En este trabajo, se crea una caja de herramientas que es adecuada para un proceso de selección de diferentes variantes de diseño de campo de flujo. Para este propósito, la geometría y la malla computacional se generan de manera automatizada. Se combinan bloques de construcción básicos utilizando el software de código abierto SALOME, lo que permite la construcción de una gran variedad de estructuras de campo de flujo en forma de serpentina. Estas variantes geométricas se evalúan a través de simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) con el software de código abierto OpenFOAM. El procedimiento general permite la selección de más de 100 variantes en una semana utilizando una computadora de escritorio estándar. El rendimiento de los campos de flujo se evalúa sobre la base de dos parámetros: la diferencia de presión total a través de la placa y la diferencia relativa de la concentración de hidrógeno en la salida de los canales. Los resultados de tal selección proporcionan primero información sobre la geometría óptima del canal y la mejor elección del diseño general del campo de flujo. Tales resultados son importantes al comienzo del proceso de diseño, ya que la geometría del canal influye en la selección del metal para procesos de embutición profunda o hidroformado.

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