Modeling and Simulations of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells With Poroelastic Approach for Coupled Liquid Water Transport and Deformation in the Membrane

阳极 多物理 材料科学 水运 电解质 阴极 变形(气象学) 扩散 复合材料 化学 热力学 有限元法 水流 环境工程 生物化学 物理 工程类 物理化学 电极
作者
Serhat Yeşilyurt
出处
期刊:Journal of Fuel Cell Science and Technology [ASM International]
卷期号:7 (3) 被引量:5
标识
DOI:10.1115/1.3207869
摘要

Performance degradation and durability of polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells depend strongly on transport and deformation characteristics of their components especially the polymer membrane. Physical properties of membranes, such as ionic conductivity and Young’s modulus, depend on the water content that varies significantly with operating conditions and during transients. Recent studies indicate that cyclic transients may induce hygrothermal fatigue that leads to the ultimate failure of the membrane shortening its lifetime and, thus, hindering the reliable use of PEM fuel cells for automotive applications. In this work, we present two-dimensional simulations and analysis of coupled deformation and transport in PEM fuel cells to improve the understanding of membrane deformation under steady-state and transient conditions. A two-dimensional cross section of anode and cathode gas diffusion layers, and the membrane sandwiched between them is modeled using Maxwell–Stefan equations for species transport in gas diffusion layers, Biot’s poroelasticity, Darcy’s law for deformation and water transport in the membrane, and Ohm’s law for ionic currents in the membrane and electric currents in the gas diffusion layers. Steady-state deformation and transport of water in the membrane, transient responses to step changes in load, and relative humidity of the anode and cathode are obtained from simulation experiments, which are conducted by means of a commercial finite-element package, COMSOL MULTIPHYSICS.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
天天快乐应助蓝朱采纳,获得10
刚刚
今后应助lll采纳,获得10
1秒前
2秒前
幽默跳跳糖完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
无花果应助19863737023采纳,获得10
3秒前
Alone完成签到,获得积分10
3秒前
OO发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI6.4应助嘎嘎嘎嘎采纳,获得30
4秒前
慕青应助坦率采纳,获得10
5秒前
光锥之外发布了新的文献求助10
6秒前
小鹿完成签到,获得积分10
7秒前
Alone发布了新的文献求助10
7秒前
核桃发布了新的文献求助10
8秒前
li完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
AireenBeryl531应助科研小狗采纳,获得10
10秒前
10秒前
Duke完成签到,获得积分10
10秒前
贾贡献应助桑梓采纳,获得10
10秒前
轻轻的松松完成签到,获得积分10
11秒前
Nosevaya完成签到 ,获得积分10
11秒前
山楂完成签到,获得积分20
11秒前
NexusExplorer应助leez采纳,获得10
12秒前
SciGPT应助任性的思远采纳,获得10
12秒前
小稻草人的小幸运完成签到,获得积分10
13秒前
zr发布了新的文献求助10
13秒前
可爱的函函应助Bsisoy采纳,获得10
14秒前
zk001完成签到,获得积分10
14秒前
打打应助66采纳,获得10
14秒前
molihuakai应助似鱼采纳,获得10
14秒前
Qiao发布了新的文献求助30
14秒前
14秒前
研友_VZG7GZ应助Darcy采纳,获得10
15秒前
15秒前
山楂发布了新的文献求助10
15秒前
佟语雪完成签到,获得积分10
16秒前
18秒前
猪也吃草发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
On nonlinear stability of contact discontinuities. In: Hyperbolic problems: theory, numerics, applications (Stony Brook, NY, 1994) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
微电子器件实验教程 400
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7678785
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9243992
关于积分的说明 19926997
捐赠科研通 7249679
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3287252
关于科研通互助平台的介绍 2444982
邀请新用户注册赠送积分活动 2290462