Revista de Engenharia Mecânica Aplicada

Abstrato

O efeito da camada microporosa sobre a célula de combustível de membrana eletrolítica de polímero de polibenzimidazol dopada com ácido fosfórico

Muhammet Çelik, Gülsah Özisik, Gamze Genç e Hüseyin Yapici

As células de combustível de eletrólito de polímero à base de polibenzimidazol (PBI), denominadas células de combustível de eletrólito de polímero
de alta temperatura (HT-PEMS), operam a temperaturas mais elevadas (120-200°C) do que as células de combustível PEM convencionais. Embora se saiba que o HT-PEMS apresenta algumas vantagens significativas, como os requisitos de não humidificação para a membrana e a falta de água líquida a alta temperatura na célula de combustível, a água gerada como resultado da reação de redução de oxigénio provoca a degradação destes sistemas. A água gerada absorvida no lado da membrana interage com a matriz hidrofílica do PBI e pode causar o inchaço da membrana, pelo que o mecanismo de transporte de água num conjunto de elétrodos de membrana (MEA) precisa de ser bem compreendido e o balanço hídrico deve ser calculado no MEA. Assim sendo, o transporte de difusão de água através do eletrólito deve ser determinado. Neste estudo é investigado em primeiro lugar o teor de água num MEA no caso com/sem Camada Microporosa (MPL). Em segundo lugar, no caso do MPL, é investigado o efeito da espessura da camada microporosa na gestão da água na célula de combustível . Para tal, é modelada uma célula de combustível bidimensional com um campo de fluxo interdigitado, utilizando o software Comsol Multiphysics 4.2a. A temperatura de funcionamento e o nível de dopagem são selecionados como 180°C e 6,75 RPU H3PO4/PBI, respetivamente. Os resultados
deste trabalho revelaram que o MPL afeta significativamente o teor de água no MEA e reduz a concentração de H2O no MEA. Assim pode-se evitar inundações no MEA e assim aumentar a durabilidade da célula.