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Coupled pore network model for the cathode gas diffusion layer in PEM fuel cells

Acta Mechanica Sinica 2021年第2期37卷 331-348页

作者： hamed gholipour Mohammad J.Kermani Rahim Zamanian Department of Mechanical Engineering Amirkabir University of Technology(Tehran Polytechnic)15875-4413 TehranIran International Campus Amirkabir University of Technology(Tehran Polytechnic)15875-4413 TehranIran

A pore network model(PNM)is developed for gas diffusion layer(GDL)in the cathode side of polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFCs).The model is coupled to network models of reactant oxygen and electron transport inside GDL and also to simple models of catalyst layer and *** coupled model captures the simultaneous effect of reactant and charge access to reaction sites and the resulting water generation,allowing it a transient nature up to reaching the steady state,which is a notable modification to the available PNMs which assume uniform invasion of liquid water from catalyst *** results show strongly non-uniform water saturation distributions inside GDL with maxima under the current collector *** an extra feature,the model can predict time evolution of oxygen concentration and water generation rate at catalyst layer as a result of liquid water build-up in *** included is a dry case coupled model in order to be compared with the main *** local water blockages in GDL inflict an average of 38.8%loss on the produced limiting current of the fuel ***,the coupling allows prediction of concentration overvoltages which emerges to be most pronounced in the under-rib region.

关键词： Pore network model Gas diffusion layer Fuel cells Gas channel-rib Coupling

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