Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Аналитические модели высокотемпературных топливных элементов с полимерной протон-проводящей мембраной

Диссертация: Аналитические модели высокотемпературных топливных элементов с полимерной протон-проводящей мембраной
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана усовершенствованная модель, учитывающая эффекты переноса кислорода и протонов в катодном каталитическом слое. Показано, что она хорошо описывает поведение ТЭ для всех плотностей тока. Модель предсказывает, что в области предельного тока вблизи входа катодного канала каталитический слой работает в протон-лимитирующем режиме, тогда как вблизи выхода из катодного канала каталитический… Читать ещё >

Аналитические модели высокотемпературных топливных элементов с полимерной протон-проводящей мембраной (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Список используемых сокращений
  • Список обозначений
  • 1. Обзор основных теоретических и экспериментальных работ по теме диссертации
    • 1. 1. Топливные элементы и моделирование
    • 1. 2. Принцип квазидвумерного подхода
    • 1. 3. Учет транспортных эффектов в каталитическом слое
    • 1. 4. Нестационарный режим работы ТЭ
  • 2. Простая аналитическая модель
    • 2. 1. Приближения
    • 2. 2. Одномерная модель
      • 2. 2. 1. Скорость реакции восстановления кислорода
      • 2. 2. 2. Транспорт газов через мембрану
      • 2. 2. 3. Транспорт кислорода в ГДС
      • 2. 2. 4. Локальная ВАХ
      • 2. 2. 5. ВАХ при бесконечной стехиометрии кислорода
    • 2. 3. Квазидвумерная модель
      • 2. 3. 1. Профили плотности локального тока и концентрации кислорода вдоль канала
      • 2. 3. 2. Перенапряжение на катоде
      • 2. 3. 3. Непроницаемая для кислорода и водорода мембрана
    • 2. 4. ВАХ ТЭ
    • 2. 5. Новые методы измерения проницаемости мембраны
    • 2. 6. Результаты применения модели
      • 2. 6. 1. Важные параметры и вспомогательные выражения
      • 2. 6. 2. Определение параметров ТЭ
      • 2. 6. 3. Предсказательная сила модели
    • 2. 7. Диффузия газов в мембране при разомкнутой цепи
    • 2. 8. Выводы
  • 3. Модель с учетом эффектов переноса в активном слое
    • 3. 1. Приближения
    • 3. 2. Уравнения
      • 3. 2. 1. Закон сохранения массы для кислорода в канале
      • 3. 2. 2. Эффекты переноса в ККС
      • 3. 2. 3. Решение и численные методы
    • 3. 3. Результаты применения модели
      • 3. 3. 1. Определение параметров ТЭ
      • 3. 3. 2. Исследования свойств компонентов ТЭ
    • 3. 4. Возможное полуаналитическое решение
    • 3. 5. Выводы
  • 4. Нестационарная модель
    • 4. 1. Приближения
    • 4. 2. Уравнения
      • 4. 2. 1. Основные нестационарные уравнения
      • 4. 2. 2. Решение и численные методы
    • 4. 3. Результаты применения модели
      • 4. 3. 1. Определение параметров ТЭ
      • 4. 3. 2. Предсказательная сила модели
    • 4. 4. Выводы

Топливные элементы — это электрохимические источники тока, привлекающие все возрастающий интерес ученых, промышленности и потребителей. Топливные элементы (ТЭ) не загрязняют окружающую среду, поскольку в процессе работы выделяется только вода. Эффективность силовых установок на ТЭ выше, чем в случае тепловых машин, эффективность которых ограничена циклом Карно. ТЭ практически бесшумны. Предполагается, что ТЭ будут играть ключевую роль в будущей водородной экономике [1]. Основные ограничения для их использования связаны с недостаточной инфраструктурой реагентов, недостаточным временем жизни и высокой ценой конечных устройств. Тем не менее, некоторые производители уже начали продавать различные устройства на ТЭ: от батарей для портативных устройств, до автомобилей и электростанций.

В данной работе предложена и реализована простая модель высокотемпературного ТЭ. Это псевдодвумерная модель, ее можно решить аналитически. Модель учитывает диффузию газов через мембрану. Она применима для описания двух различных режимов измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) ТЭ: работа с постоянной скоростью потоков газов V или работа с постоянной стехиометрией потоков газов Л (отношение количества подаваемого в систему кислорода к затраченному на производство тока в результате электрохимической реакции). Модель позволяет получить профили локального тока и концентраций реагентов в направлении вдоль канала. На основании модели предложены два новых способа оценки проницаемости мембраны для газов. Модель проверена с использованием экспериментальных данных из независимыхVдруг от друга источников. В экспериментах применялись совершенно различные измерительные инструменты, материалы и методы сборки мембранно-электродных блоков (МЭБ). На основе этой модели разработана псевдодвумерная модель высокотемпературного ТЭ, учитывающая проницаемость мембраны для газов и детально рассматривающая транспорт кислорода и протонов в катодном каталитическом слое. Кроме того, разработана псевдодвумерная динамическая модель высокотемпературного ТЭ, учитывающая транспорт кислорода в катодном канале, подходящая для моделирования отклика системы на скачки тока или напряжения и для анализа и моделирования импедансной спектроскопии МЭБ.

Для реализации моделей и численных методов использовался математический пакет с открытым исходным кодом Sage с интерфейсом на языке программирования Python. Применялись функции из SciPy (библиотека математических инструментов с открытым исходным кодом для Python). Небольшая часть численных методов была реализована на С++. Поскольку все предложенные модели работают быстро и эффективно, для вычислений и моделирования использовался обычный современный персональный компьютер.

Цель диссертационной работы

Целью данной работы является разработка простых моделей высокотемпературного топливного элемента с протон-проводящей мембраной и вычислительных средств для анализа экспериментальных данных и для предсказания поведения системы в различных условиях. Модели должны помочь оценить и понять свойства высокотемпературного ТЭ и его составных частей, в частности, роль проницаемости полимерной мембраны для газовых реагентов и роль переноса кислорода и протонов в композитном полимер-неорганическом активном слое в понижении эффективности топливного элемента.

Практическая ценность

Простые и быстрые модели очень полезны при изучении топливных элементов и их компонентов, в том числе в ресурсных испытаниях и при исследовании производительности сложных распределенных электросетей, в которых топливные элементы являются одним из множества источников энергии. Несмотря на свою простоту, а во многом благодаря ей, разработанные в диссертационной работе модели являются удобным инструментом в реальных экспериментах. Они позволяют оптимизировать состав и размеры полимерной мембраны и катодного каталитического слоя топливного элемента, а также режим работы топливного элемента. При помощи предложенных моделей можно оценивать проницаемость мембраны для газов, протонную проводимость мембраны, пористость и проводимость композитного активного слоя, параметры электрохимической реакции, эффективность работы катализатора. Адекватность моделей проверена на разнообразных экспериментальных данных для большого диапазона параметров и свойств работы высокотемпературных ТЭ. Модели дают ответы на прикладные инженерные вопросы и обладают хорошей предсказательной силой. Помимо оценки текущих характеристик высокотемпературных ТЭ и их компонентов, модели показывают, какие факторы влияют на производительность ТЭ и как можно улучшить эффективность конкретного МЭБ.

Научная новизна работы

Впервые разработана аналитическая модель высокотемпературного топливного элемента с полимерной протон-проводящей мембраной, учитывающая транспорт газов через мембрану.

Предложены два новых метода оценки коэффициентов проницаемости мембраны для газовых реагентов.

Впервые разработана простая псевдодвумерная модель высокотемпературного топливного элемента, учитывающая транспорт газов через полимерную мембрану, детально рассматривающая транспорт кислорода и протонов в композитном полимер-неорганическом катодном каталитическом слое.

Впервые разработана псевдодвумерная динамическая модель высокотемпературного топливного элемента с полимерной протон-прово-дящей мембраной, учитывающая транспорт кислорода в катодном канале, подходящая для моделирования реакции системы на скачки тока или напряжения и для анализа и моделирования импедансной спектроскопии без применения эквивалентных схем.

На защиту выносятся следующие положения:

Показано, что разработанная простая аналитическая псевдодвумерная модель высокотемпературного ТЭ — это быстрый и эффективный инструмент для обработки экспериментальных данных и проведения компьютерных экспериментов. Модель позволяет определить основные параметры, влияющие на производительность ТЭ.

Показано, что обычно роль диффузии газов через мембрану очень мала, но она может начать вносить существенный вклад в падение производительности ТЭ при определенных условиях. Предложены новые методы оценки коэффициентов проницаемости мембраны для водорода и кислорода.

Разработана усовершенствованная модель, учитывающая эффекты переноса кислорода и протонов в катодном каталитическом слое. Показано, что она хорошо описывает поведение ТЭ для всех плотностей тока. Модель предсказывает, что в области предельного тока вблизи входа катодного канала каталитический слой работает в протон-лимитирующем режиме, тогда как вблизи выхода из катодного канала каталитический слой работает в кислород-лимитирующем режиме. Помимо основных параметров модель позволяет определить некоторые микроскопические параметры, которые обычно невозможно определить неинвазивными методами.

На основе аналитической модели разработана нестационарная модель, показано, что она подходит для предсказания и анализа отклика ТЭ на возмущения напряжения или тока. Модель позволяет определить основные параметры, влияющие на производительность ТЭ, по данным импедансной спектроскопии без применения эквивалентных схем.

Апробация работы

Результаты различных частей работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях: Всероссийская школа по математическим методам для исследования полимеров и биополимеров (13−17 июня 2006, Петрозаводск, Россия) — Четвертая Всероссийская Каргинская конференция «Наука о полимерах 21-му веку» (29 января — 2 февраля 2007, Москва, Россия) — The First «CARISMA» International Conference «Progress in MEA Components for Medium and High Temperature Polymer Electrolyte Fuel Cells» (21−24 сентября 2008, Ля Гранд Мот, Франция) — «HYPOTHESIS VIII» — Hydrogen Systems and Materials Sustainability, Hydrogen Power Theoretical and Engineering Solutions International Symposium (1−3 апреля 2009, Лиссабон, Португалия, устный доклад) — The 9th Symposium on Fuel Cell and Battery Modeling and Experimental Validation «ModVal 9» (2−4 апреля 2012, Зурзе, Швейцария, устный доклад).

Результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах в МГУ им. М. В. Ломоносова, Ульмском Университете (Германия), Исследовательском центре Юлиха (Германия).

Публикации по теме диссертации

Результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в том числе в 2 статьях в реферируемых международных журналах:

1. О. Shamardina, A. Chertovich, A.A. Kulikovsky, A.R. Khokhlov. A simple model of a high temperature РЕМ fuel cell, International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35 (18), pp.9954−9962;

2. O. Shamardina, A.V. Chertovich, A.A. Kulikovsky, A.R. Khokhlov. A Model for High-Temperature РЕМ Fuel Cell: The Role of Transport in the Cathode Catalyst Layer, Fuel Cells, 2012, 12 (4), pp.577−582;

3. O. Shamardina, A.V. Chertovich, A.A. Kulikovsky, A.R. Khokhlov. A Simple Dynamic Model of a High-Temperature РЕМ Fuel Cell, the 9th Symposium on Fuel Cell and Battery Modeling and Experimental Validation (ModVal 9), Sursee, Switzerland, 2−4 April 2012, Book of abstracts, pp. 48−49;

4. O. Shamardina, A. Chertovich, A. Kulikovsky and A. Khokhlov, A simple model of an intermediate temperature hydrogen fuel cell, HYPOTHESIS VIII — Hydrogen Systems and Materials Sustainability, Hydrogen Power Theoretical and Engineering Solutions International Symposium, Lisbon,

Portugal, 1−3 April 2009, CD Proceedings, pp. 1−8 and Book of abstracts, p.76;

5. A. Chertovich, A. Khokhlov, A.A. Kulikovsky, and O. Shamardina, Analytical model for a high temperature proton exchange membrane fuel cell, the First CARISMA International Conference «Progress in ME A Components for Medium and High Temperature Polymer Electrolyte Fuel Cells», La Grande Motte, France, 21−24 September 2008, Book of abstracts, p. 140;

6. Ермак O.M. (Шамардина O.M.), Компьютерное моделирование топливных элементов с протон-проводящей мембраной, Четвертая Всероссийская Каргинская конференция «Наука о полимерах 21-му веку», Москва, Россия, 29 января — 2 февраля 2007, Тезисы докладов, с. 322.

Личный вклад автора

Все результаты диссертационной работы получены Шамардиной О. М. лично: разработаны модели и написаны соответствующие программы для анализа экспериментальных данных и моделирования высокотемпературных топливных элементов с протон-проводящей мембраной. Задачи диссертационной работы были поставлены научными руководителями при непосредственном участии Шамардиной О.М.

Достоверность результатов

Достоверность результатов диссертации обеспечивается использованием универсальных законов и уравнений классической физики и электрохимиирасчетами, проведенными с использованием устойчивых численных методовпроверкой всех результатов при помощи экспериментальных данных из различных источников.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 125 страницах печатного текста и включает 54 рисунка и 10 таблиц. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы (98 наименований).

Основные результаты и выводы

Условия работы Значение рабочая температура 130 — 180 °C скорость потока воздуха, А = 1.5 — 6.0 при 3 = 0.4 А см" 2 состав газа воздух/кислород режим измерения ВАХ постоянная скорость потока/ постоянная стехиометрия потока режим ИС потенциостатический / гальваностатический площадь МЭБ 5−17 см2

Найденные свойства Значение

Тафелевский наклон 86 — 123 мВ дек" 1 ток обмена (0.1 — 2.0) х 10″ 5А см-2 сопротивление мембраны (0.4 — 7.4) х 10″ 1 Ом см2 коэффициент диффузии в ККС 1.2 • 10~3 см2 с" 1 протонная проводимость ККС 2.7 • Ю-3 См см" 1 емкость двойного слоя 100 мФ см-2

Показать весь текст

Список литературы

  1. W. Vielstich, A. Lamm, H. A. Gasteiger (Eds.), Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, Applications, Vol. 1, John Wiley к Sons Ltd, 2003.
  2. J. Larminie, A. Dicks, Fuel Cells Systems Explained, 2nd Edition, John Wiley к Sons Ltd, England, 2003.
  3. P. Rama, R. Chen, R. Thring, Polymer electrolyte fuel cell transport mechanisms: a universal modelling framework from fundamental theory, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy 220 (2006) 535−550.
  4. C.-P. Wang, H.-S. Chu, Transient analysis of multicomponent transport with carbon monoxide poisoning effect of a РЕМ fuel cell, Journal of Power Sources 159 (2006) 1025−1033.
  5. C.-P. Wang, H.-S. Chu, Y.-Y. Yan, K.-L. Hsueh, Transient evolution of carbon monoxide poisoning effect of PBI membrane fuel cells, Journal of Power Sources 170 (2) (2007) 235−241.
  6. A. Weber, J. Newman, Modeling transport in polymer-electrolyte fuel cells, Chemical Reviews 104 (10) (2004) 4679−4726.
  7. D. Cheddie, N. Munroe, Review and comparison of approaches to proton exchange membrane fuel cell modeling, Journal of Power Sources 147 (2005) 72−84.
  8. M. Eikerling, A. A. Kornyshev, Modelling the performance of the cathode catalyst layer of polymer electrolyte fuel cells, Journal of Electroanalytical Chemistry 453 (1−2) (1998) 89−106.
  9. A. Kulikovsky, Optimal shape of catalyst loading across the active layer of a fuel cell, Electrochemistry Communications 11 (10) (2009) 1951−1955.
  10. J. Newman, Optimization of potential and hydrogen utilization in an acid fuel cell, Electrochimica Acta 24 (2) (1979) 223−229.
  11. A. A. Kulikovsky, The voltage-current curve of a polymer electrolyte fuel cell: «exact» and fitting equations, Electrochemistry Communications 4 (2002) 845−852.
  12. T. E. Springer, T. A. Zawodzinski, S. Gottesfeld, Polymer electrolyte fuel cell model, Journal of The Electrochemical Society 138 (8) (1991) 23 342 342.
  13. C. Y. Wang, W. B. Gu, B. Y. Liaw, Micro-macroscopic coupled modeling of batteries and fuel cells. I. Model development, Journal of The Electrochemical Society 145 (10) (1998) 3407−3417.
  14. C.-Y. Wang, Fundamental models for fuel cell engineering, Chemical Reviews 104 (10) (2004) 4727−4766.
  15. D. M. Bernardi, M. W. Verbrugge, Mathematical model of a gas diffusion electrode bonded to a polymer electrolyte, American Institute of Chemical Engineers Journal 37 (8) (1991) 1151−1163.
  16. D. M. Bernardi, M. W. Verbrugge, A mathematical model of the solid-polymer-electrolyte fuel cell, Journal of The Electrochemical Society 139 (9) (1992) 2477−2491.
  17. M. Ceraolo, C. Miulli, A. Pozio, Modelling static and dynamic behaviour of proton exchange membrane fuel cells on the basis of elector-chemical description, Journal of Power Sources 113 (2003) 131−144.
  18. Q. Li, R. He, J. Jensen, N. Bjerrum, PBI-based polymer membranes for high temperature fuel cells — preparation, characterization and fuel cell demonstration, Fuel Cells 4 (3) (2004) 147−159.
  19. J. S. Wainright, J.-T. Wang, D. Weng, R. F. Savinell, M. Litt, Acid-doped polybenzimidazoles: A new polymer electrolyte, Journal of The Electrochemical Society 142 (7) (1995) L121-L123.
  20. R. F. Savinell, M. H. Litt, Proton conducting polymers, Patent W09613872 (1996).
  21. L. Xiao, H. Zhang, E. Scanlon, L. Ramanathan, E.-W. Choe, D. Rogers, T. Apple, B. Benicewicz, High-temperature polybenzimidazole fuel cell membranes via a sol-gel process, Chemistry of Materials 17 (21) (2005) 5328−5333.
  22. T. J. Schmidt, J. Baurmeister, Properties of high-temperature PEFC Celtec®-P 1000 MEAs in start/stop operation mode, Journal of Power Sources 176 (2) (2008) 428−434.
  23. J. Asensio, S. Borros, P. Gomez-Romero, Polymer electrolyte fuel cells based on phosphoric acid-impregnated poly (2,5-bezimidazole) membranes, Journal of The Electrochemical Society 151 (2) (2004) A304-A310.
  24. P. Krishnan, J.-S. Park, C.-S. Kim, Performance of a poly (2,5-benzimidazole) membrane based high temperature pem fuel cell in the presence of carbon monoxide, Journal of Power Sources 159 (2) (2006) 817−823.
  25. C. Wannek, B. Kohnen, H.-F. Oetjen, H. Lippert, J. Mergel, Durability of ABPBI-based MEAs for high temperature PEMFCs at different operating conditions, Fuel Cells 8 (2) (2008) 87−95.
  26. M. Litt, R. Ameri, Y. Wang, R. Savinell, J. Wainright, Polybenzimidazoles/phosphoric acid solid polymer electrolytes: mechanical and electrical properties, in: Material Research Society Symposium Proceedings, Vol. 548, 1999, pp. 313−323.
  27. I. Ponomarev, Y. Rybkin, Y. Volkova, D. Razorenov, Method for producing polybenzimidazoles based on 4,4'-diphenylphthalide-dicarboxylic acid, Patent WO/2008/103 066 (2008).
  28. К. Scott, S. Pilditch, М. Mamlouk, Modelling and experimental validation of a high temperature polymer electrolyte fuel cell, Journal of Applied Electrochemistry 37 (11) (2007) 1245−1259.
  29. A. Weber, J. Newman, Transport in polymer-electrolyte membranes I. Physical model, Journal of the Electrochemical Society 150 (7) (2003) A1008-A1015.
  30. A. Weber, J. Newman, Transport in polymer-electrolyte membranes II. Mathematical model, Journal of the Electrochemical Society 151 (2) (2004) A311-A325.
  31. A. Weber, J. Newman, Transport in polymer-electrolyte membranes III. Model validation in a simple fuel-cell model, Journal of the Electrochemical Society 151 (2) (2004) A326-A339.
  32. T. F. Fuller, J. Newman, Water and thermal management in solid-polymer-elecrolyte fuel cells, Journal of The Electrochemical Society 140 (5) (1993) 1218−25.
  33. Т. V. Nguyen, R. E. White, A water and heat management model for proton-exchange-membrane fuel cells, Journal of The Electrochemical Society 140 (8) (1993) 2178−2186.
  34. T.-J. Wang, R. Savinell, J. Wainright, M. Litt, H. Yu, A H2/02 fuel cell using acid doped polybezimidazole as polymer electrolyte, Electrochimica Acta 41 (2) (1996) 193−197.
  35. J. Wu, X. Z. Yuan, H. Wang, M. Blanco, J. J. Martin, J. Zhang, Diagnostic tools in PEM fuel cell research: Part I Electrochemical techniques, International Journal of Hydrogen Energy 33 (2008) 1735−1746.
  36. J. Wu, X. Z. Yuan, H. Wang, M. Blanco, J. J. Martin, J. Zhang, Diagnostic tools in PEM fuel cell research: Part II Physical/chemical methods, International Journal of Hydrogen Energy 33 (2008) 1747−1757.
  37. D. Cheddie, N. Munroe, Mathematical model of a PEMFC using a PBI membrane, Energy Conversion and Management 47 (11−12) (2006) 14 901 504.
  38. F. Zenith, F. Seland, O. Kongstein, B. Borresen, R. Tunold, S. Skogestad, Control-oriented modelling and experimental study of the transient response of a high-temperature polymer fuel cell, Journal of Power Sources 162 (1) (2006) 215−227.
  39. D. Cheddie, N. Munroe, Parametric model of an intermediate temperature PEMFC, Journal of Power Sources 156 (2006) 414−423.
  40. D. F. Cheddie, N. D. Munroe, Two dimensional phenomena in intermediate temperature PEMFCs, International Journal of Transport Phenomena 322 006) 832−841.
  41. D. F. Cheddie, N. D. Munroe, Three dimensional modeling of high temperature PEM fuel cells, Journal of Power Sources 160 (2006) 215— 223.
  42. D. F. Cheddie, N. D. Munroe, A two-phase model of an intermediate temperature PEM fuel cell, International Journal of Hydrogen Energy 322 007) 832−841.
  43. D. Cheddie, N. Munroe, Analytical correlations for intermediate temperature PEM fuel cells, Journal of Power Sources 160 (2006) 299 304.
  44. J. Peng, S.J. Lee, Numerical simulation of proton exchange membrane fuel cells at high operating temperature, Journal of Power Sources 162 (2006) 1182−1191.
  45. J. Peng, J. Shin, T. Song, Transient response of high temperature РЕМ fuel cell, Journal of Power Sources 179 (2008) 220−231.
  46. Д. С. Ньюман, Электрохимические системы, Мир, 1977.
  47. Б. Дамаскин, О. Петрий, Г. Цирлина, Электрохимия, М.: Химия, КолосС, 2006.
  48. P. Berg, К. Promislow, J. St-Pierre, J. Stumper, В. Wetton, Water management in РЕМ fuel cells, Journal of The Electrochemical Society 151 (3) (2004) A341-A353.
  49. B. L. Garcia, V. A. Sethuraman, J. W. Weidner, R. E. White, R. Dougal, Mathematical model of a direct methanol fuel cell, International Journal of Fuel Cell Science and Technology 1 (1) (2004) 43−48.
  50. P. Iora, P. Aguiar, C. S. Adjiman, N. P. Brandon, Comparison of two IT DIR-SOFC models: Impact of variable thermodynamic, physical, and flow properties. Steady-state and dynamic analysis, Chemical Engineering Science 60 (11) (2005) 2963−2795.
  51. A. A. Kulikovsky, Semi-analytical 1D+1D model of a polymer electrolyte fuel cell, Electrochemistry communications 6 (10) (2004) 969−977.
  52. A. A. Kulikovsky, 1D+1D model of a DMFC: Localized solutions and mixedpotential, Electrochemistry communications 6 (12) (2004) 12 591 265.
  53. A. Kulikovsky, The regimes of catalyst layer operation in a fuel cell, Electrochimica Acta 55 (2010) 6391−6401.
  54. Т. E. Springer, S. Gottesfeld, Pseudohomogeneous catalyst layer model for polymer electrolyte fuel cell, in: Proceedings of the Symposium on Modeling of Batteries and Fuel Cells, Vol. 91−10, The Electrochemical Society, 1991, pp. 197−208.
  55. M. L. Perry, J. Newman, E. J. Cairns, Mass transport in gas-diffusion electrodes: A diagnostic tool for fuel-cell cathodes, Journal of The Electrochemical Society 145 (1) (1998) 5−15.
  56. A. A. Kulikovsky, Performance of catalyst layers of polymer electrolyte fuel cells: Exact solutions, Electrochemistry communications 4 (4) (2002) 318−323.
  57. E. Ubong, Z. Shi, X. Wang, Three-dimensional modeling and experimental study of a high temperature PBI-based PEM fuel cell, Journal of The Electrochemical Society 156 (10) (2009) B1276-B1282.
  58. C. Siegel, G. Bandlamudi, A. Heinzel, Systematic characterization of a PBI/H3P04 sol-gel membrane-modeling and simulation, Journal of Power Sources 196 (5) (2011) 2735−2749.
  59. J. Baschuk, X. Li, Modelling of polymer electrolyte membrane fuel cells with variable degrees of water flooding, Journal of Power Sources 86 (2000) 181−196.
  60. N. Siegel, M. Ellis, D. Nelson, M. von Spakovsky, Single domain PEMFC model based on agglomerate catalyst geometry, Journal of Power Sources 115 (2003) 81−89.
  61. T. Sousa, M. Mamlouk, K. Scott, An isothermal model of a laboratory intermediate temperature fuel cell using PBI doped phosphoric acid membranes, Chemical Engineering Science 65 (8) (2010) 2513−2530.
  62. O. Shamardina, A. Chertovich, A. Kulikovsky, A. Khokhlov, A simple model of a high temperature PEM fuel cell, International Journal of Hydrogen Energy 35 (18) (2010) 9954−9962.
  63. O. Shamardina, A. Chertovich, A. Kulikovsky, A. Khokhlov, A model for high-temperature PEM fuel cell: The role of transport in the cathode catalyst layer, Fuel Cells 12 (4) (2012) 577−582.
  64. S. Shimpalee, W.-K. Lee, J. V. Zee, H. Naseri-Neshat, Predicting the transient response of a serpentine flow-field PEMFC. I. Excess to normal fuel and air, Journal of Power Sources 156 (2006) 355−368.
  65. N. Wagner, W. Schnurnberger, B. Miiller, M. Lang, Electrochemical impedance spectra of solid-oxide fuel cells and polymer membrane fuel cells, Electrochimica Acta 43 (24) (1998) 3785−3793.
  66. M. S. Kondratenko, M. 0. Gallyamov, A. R. Khokhlov, Performance of high temperature fuel cells with different types of PBI membranes as analysed by impedance spectroscopy, International Journal of Hydrogen Energy 37 (2012) 2596−2602.
  67. T. E. Springer, T. A. Zawodzinski, M. S. Wilson, S. Golfesfeld, Characterization of polymer electrolyte fuel cells using AC impedance spectroscopy, Journal of The Electrochemical Society 143 (2) (1996) 587 599.
  68. M. Eikerling, A. Kornyshev, Electrochemical impedance of the cathode catalyst layer in polymer electrolyte fuel cells, Journal of Electroanalytical Chemistry 475 (1999) 107−123.
  69. R. Makharia, M. F. Mathias, D. R. Baker, Measurement of catalyst layer electrolyte resistance in PEFCs using electrochemical impedance spectroscopy, Journal of The Electrochemical Society 152 (5) (2005) A970-A977.
  70. M. Boaventura, J. Sousa, A. Mendes, A dynamic model for high temperature polymer electrolyte membrane fuel cells, International Journal of Hydrogen Energy 36 (2011) 9842−9854.
  71. A. A. Kulikovsky, The effect of stoichiometric ratio A on the performance of a polymer electrolyte fuel cell, Electrochimica Acta 49 (4) (2004) 617−625.
  72. C. Berger (Ed.), Handbook of Fuel Cell Technology, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1968.
  73. R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd Edition, John Wiley & Sons Inc, 2002.
  74. R. He, Q. Li, A. Bach, J. O. Jensen, N. J. Bjerrum, Physicochemical properties of phosphoric acid doped polybenzimidazole membranes for fuel cells, Journal of Membrane Science 277 (2006) 38−45.
  75. X. Cheng, J. Zhang, Y. Tang, C. Song, J. Shen, D. Song, J. Zhang, Hydrogen crossover in high-temperature PEM fuel cells, Journal of Power Sources 167 (2007) 25−31.
  76. Z. Liu, J. Wainright, R. Savinell, High-temperature polymer electrolytes for PEM fuel cells: Study of the oxygen reduction reaction (ORR) at a Pt-polymer electrolyte interface, Chemical Engineering Science 59 (22−23) (2004) 4833−4838.
  77. R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot, Transport Phenomena, John Wiley k Sons Inc, 1960.
  78. R. Reid, J. Prausnitz, B. Poling, The properties of gases and liquids, 4th Edition, McGraw-Hill, New York, 1987.
  79. R. H. Perry, D. W. Green, J. O. Maloney (Eds.), Perry’s chemical engineers' handbook, 7th Edition, McGraw-Hill, New York, 1997.
  80. M. Ye, X. Wang, Y. Xu, Parameter identification for proton exchange membrane fuel cell model using particle swarm optimization, International Journal of Hydrogen Energy 34 (2) (2009) 981−989.
  81. T. J. Schmidt, Durability and degradation in high-temperature polymer electrolyte fuel cells, ECS Transactions 1 (8) (2006) 19−31.
  82. Z. Liu, J. Wainright, M. Litt, R. Savinell, Study of the oxygen reduction reaction (ORR) at Pt interfaced with phosphoric acid doped polybenzimidazole at elevated temperature and low relative humidity, Electrochimica Acta 51 (19) (2006) 3914−3923.
  83. R. He, Q. Li, G. Xiao, N. J. Bjerrum, Proton conductivity of phosphoric acid doped polybenzimidazole and its composites with inorganic proton conductors, Journal of Membrane Science 226 (1−2) (2003) 169−184.
  84. H.-J. Kim, S. Y. Cho, S. J. An, Y. C. Eun, J.-Y. Kim, H.-K. Yoon, H.-J. Kweon, K. H. Yew, Synthesis of poly (2,5-benzimidazole) for use as a fuel-cell membrane, Macromolecular Rapid Communications 25 (8) (2004) 894−897.
  85. С. H. Hamann, A. Hamnett, W. Vielstich, Electrochemistry, John Wiley & Sons, 1998.
  86. H. Калиткин, Численные методы, M.: Наука, 1978.
  87. А. Самарский, Введение в теорию разностных схем, М.: Наука, 1971.
  88. I. A. Schneider, S. A. Freunberger, D. Kramer, A. Wokaun, G. G. Scherer, Oscillations in gas channels. Part I. The forgotten player in impedance spectroscopy in PEFCs, Journal of The Electrochemical Society 154 (4) (2007) B383-B388.
  89. I. A. Schneider, D. Kramer, A. Wokaun, G. G. Scherer, Oscillations in gas channels. Part II. Unraveling the characteristics of the low frequency loop in air-fed PEFC impedance spectra, Journal of The Electrochemical Society 154 (8) (2007) B770-B782.
  90. A. A. Kulikovsky, A model for local impedance of the cathode side of РЕМ fuel cell with segmented electrodes, Journal of The Electrochemical Society 159 (7) (2012) F294-F300.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!