Optimization of Oxygen Transport and Performance of PEM Water Electrolyzers with a Gradient Porous Transport Layer: A Numerical Investigation

质子交换膜燃料电池 氧气输送 材料科学 多孔性 阳极 化学工程 格子Boltzmann方法 传质 氧气 水运 扩散 析氧 多孔介质 压力梯度 分压 饱和(图论) 努森扩散 大规模运输 电流(流体) 电解 机械 化学 体积流量 耐久性 气体扩散 催化作用 联轴节(管道) 分离器(采油) 输运现象 边值问题 热力学 极限氧浓度 质子输运 扩散层 电解水 复合材料 毛细管作用
作者
Shihao Lin,Wenshang Chen,Bo Zhang,Xile Wang,Jiacheng Yuan,Tianqi Yang,Guangfu Li,Ben Chen
出处
期刊:Energy & Fuels [American Chemical Society]
卷期号:40 (3): 1746-1763 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acs.energyfuels.5c05641
摘要

In the proton exchange membrane water electrolyzer (PEMWE), a porous transport layer (PTL) regulates the oxygen transport path and rate at the anode of PEMWE, significantly affecting the efficiency and durability of electrolysis. In this study, a three-dimensional numerical model is constructed, coupling its simulation results as boundary conditions with a two-dimensional Lattice Boltzmann model (LBM) to account for the differences in performance and oxygen transport caused by the gradient PTL. The results suggest that the PTL with cis-gradient porosity leads to a performance enhancement of 44.6mv than the trans-gradient porosity PTL at 1.9 A/cm 2 by minimizing oxygen accumulation near the catalyst layer and establishing more uniform pressure and diffusion pathways. The optimized structure increases oxygen saturation at the PTL–channel interface by 23.7% and decreases it at the CL–PTL interface by 9.7%, significantly enhancing the mass transfer and operational stability. These insights provide a foundational guideline for designing high-efficiency, durable PTL architectures and advancing next-generation PEMWE technology.
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
科目三的应助被东十八采纳,获得10
1秒前
科研通AI2S的应助被淡定的鸭子采纳,获得10
1秒前
bnn完成签到 ,获得积分10
1秒前
pearlwh1227完成签到,获得积分10
1秒前
小红完成签到,获得积分10
1秒前
ysx完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
斯文的乐天完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
121213完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
KXM完成签到 ,获得积分10
4秒前
CodeCraft的应助被KyleYF采纳,获得10
4秒前
12345完成签到 ,获得积分10
4秒前
传奇3的应助被平常的外套采纳,获得10
4秒前
万金油发布了新的文献求助10
4秒前
swallow发布了新的文献求助10
4秒前
君无邪发布了新的文献求助10
4秒前
CK完成签到,获得积分10
4秒前
Xiaohuyan发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
清新的万天完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
所所的应助被ho采纳,获得10
5秒前
molihuakai的应助被ho采纳,获得10
5秒前
Nole的应助被ho采纳,获得50
5秒前
Zq完成签到,获得积分10
5秒前
潇洒的惋清的应助被ho采纳,获得10
5秒前
桐桐的应助被ho采纳,获得10
6秒前
冯琪雯雯发布了新的文献求助20
6秒前
香蕉觅云的应助被ho采纳,获得10
6秒前
6秒前
深情安青的应助被ho采纳,获得80
6秒前
111发布了新的文献求助10
6秒前
爆米花的应助被ho采纳,获得10
6秒前
Hello的应助被ho采纳,获得10
7秒前
李爱国的应助被ho采纳,获得10
7秒前
7秒前
安详的听白完成签到,获得积分10
7秒前
7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
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 500
Erzählte Gnade 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8109956
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9517475
关于积分的说明 21512771
捐赠科研通 7687096
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3411428
关于科研通互助平台的介绍 2538603
邀请新用户注册赠送积分活动 2451392