2006年1月31日
两个研究人员桑迪亚国家实验室正在努力理解几个关键现象控制氢燃料PEM(质子交换膜或聚合物电解质膜)燃料电池。肯·s .陈,一个是发展计算模型来描述现象,而另一个,迈克Hickner,进行物理实验。
内部工作通过一个为期三年的资助实验室指导研究和开发(LDRD)拨款解决关键技术难题。桑迪亚国家核安全管理局实验室。
适当的水管理和性能下降或耐久性,必须解决之前PEM燃料电池可用于常规电力汽车和房屋。
”的自然副产品利用氢气和氧气在PEM燃料电池发电是水与废热被其他,”Chen项目首席研究员说。“一个挑战是保持适量的水在PEM燃料电池。足够的水膜需要保持其电导率,而过多的水会导致洪水阴极气体扩散层,防止反应物氧达到催化网站,并导致性能恶化。”
工作是导致更好的理解在几个重要领域,包括液态水是如何产生、运输、和有效地在PEM燃料电池以及PEM燃料电池的性能会降低。这样的理解是关键在寻找方法来维持细胞的长期性能在正常和恶劣(如冷冻)条件和改善其耐久性。
陈的建模之间的密切合作和Hickner的实验性工作已相当有助于实现项目目标。
“我们在计算建模与实验相结合的方法是独一无二的,”陈说。“通常,迈克会执行发现实验获得物理洞察力。我将开发一个模型来描述观察或迈克取得的数据。迈克会执行进一步的实验我可以验证该模型开发了。”
Hickner说他们已经获得了一些不错的反馈之间的实验和分析。目的是建立一个计算工具,可用于燃料电池设计,消除了需要做的实验的每一个部分。
“我们希望所有的小块了建模过程中我们可以专注于实验的大问题,”他说。
陈一直在使用戈马,Sandia-developed多维和multi-physics有限元计算机代码,为基本平台来开发二维PEM燃料电池的性能模型。内森西格尔的协助下,与太阳能技术部门桑迪亚国家实验室的博士后研究员,他也是探索quasi-3D PEM燃料电池模型的开发使用流畅,商业计算流体动力学的计算机代码。陈强调这个LDRD项目的重点是理解的关键现象使用实验手段和计算模型,简化和多维。
Joel鞭笞桑迪亚的多相运输流程部门经理所赞同的。“桑迪亚最先进的multi-physics代码,像戈马,形式的骨干phenomena-centric模型可以简化开发探索复杂的行为,比如发生在操作PEM燃料电池,”他说。
在过去几年陈和Hickner主要关注液态水运输,发展PEM燃料电池模型,该模型可以用来模拟燃料电池的性能,并对燃料电池进行诊断测试现象的发现和模型验证。接下来,陈表示,他们将会解决性能退化或耐久性的关键技术问题,包括在正常操作条件下性能下降和下冻结操作条件。
到目前为止,球队已经在三个出版物报道的部分工作,四个程序文件,半打技术演示。
“我们的验证方法是新的和令人兴奋的和美国主要学习一些事情以前不是很有名,“Hickner说。
项目经理布鲁斯·凯利对PEM燃料电池LDRD桑迪亚的化学生物系统部门的经理,说这个项目是专门开发利用桑迪亚的能力在multi-physics建模和膜材料开发与适用性更广泛的功能,燃料电池和其他相关技术领域。欧洲杯足球竞彩
在这一过程中,凯利说,“我们已经吸引了重大工业对工作的兴趣。”
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