Design of a segmented fuel cell model for the ESDLab

Resumen

Esta tesis se enfoca en la mejora de una pila de combustible segmentada (SFC) para el ESDLab de la Universidad de Alberta, la cual presentaba tres problemas de diseño y funcionamiento. Para alcanzar el diseño deseado, se desarrollaron dos versiones del SFC. El primer diseño (NewSFCV1) resolvió dos de los tres principales problemas identificados en la versión original del SFC, los cuales eran la ubicación de los colectores dentro de los canales, agujeros en dos de los cuatro colectores de corriente y un deficiente sellado entre las placas de cobre y grafito. Al cambiar el tamaño de la pila, reubicar los colectores y los orificios de las placas de cobre, se logró prever consecuencias como la caída de corriente y el disturbio en el transporte de reactivos. Este NewSFCV1 tiene placas terminales de 120 mm de largo, 100 mm de ancho y 12,7 mm de espesor. Las placas de ánodo y cátodo tienen 90 mm de largo, 70 mm de ancho y 9,50 mm de espesor. Para resolver el problema del sellado, se desarrolló un segundo diseño llamado NewSFCV2. Este diseño abordó los dos primeros problemas de la misma manera que en el NewSFCV1 y resolvió el problema de sellado al reducir el tamaño del área de contacto entre las placas de cobre y las piezas de grafito. Estos componentes se unieron a través de una junta tórica dentro de la placa del ánodo. Este diseño tiene un mayor tamaño que la versión 1, con placas terminales de 140 mm de largo, 90 mm de ancho y 12,7 mm de espesor y con placas de ánodo y cátodo de 104 mm de largo, 70 mm de ancho y 9,5 mm de espesor. Por otro lado, el área de contacto se redujo de 450 mm2 del NewSFCV1 a 24,3 mm2, lo que significó una reducción de las pérdidas óhmicas. Este diseño se modeló utilizando COMSOL y demostró que a lo largo de la celda existen diferentes corrientes locales y que la suma de estas en el lado GDL es aproximadamente la densidad de corriente promedio de la celda. Respecto a la calibración del sensor, los resultados muestran que el error promedio es de ± 0.125 A, el cual está dentro del rango de precisión de ± 0.15 A dado por el fabricante.

Fecha de lectura	2022
Idioma original	Español (Perú)
Supervisor	Julien Noel (Asesor)