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Numerical Investigation on th. Effects of Design Parameters and Operating Conditions on th. Electroch.mical Performance of Proton Exch.nge Membrane Water Electrolysis

引用

Journal of Th.rmal Science 2023年第6期32卷 1989-2007页

作者： h.ssan alamir h. WANG Xueye LIAO Zh.rong Xu Ch.o Key Laboratory of Power Station Energy Transfer Conversion and System of MOE School of EnergyPower and Mechanical EngineeringNorth China Electric Power UniversityBeijing102206China Mech.nical Power Engineering Department Faculty of Engineering-MattariaHelwan UniversityCairo11718Egypt

Proton exch.nge membrane electrolysis cell(PEMEC)is one of th. most promising meth.ds to produce h.drogen at h.gh.purity and low power *** th.s study,a th.ee-dimensional non-isoth.rmal model is used to simulate th. cell performance of a typical PEMEC based on computational fluid dynamics(CFD)with.th. finite element ***,th. model is used to investigate th. distributions of current density,species concentration,and temperature at th. membrane/catalyst(MEM/CL)***,th. effects of operating conditions and design parameters on th. polarization curve,specific electrical energy demand,and electrical cell efficiency are *** results sh.w th.t th. maximum distribution of current density,h.drogen concentration,oxygen concentration,and temperature occur beneath.th. core ribs and increase towards th. ch.nnel outlet,wh.le th. maximum water concentration distribution h.ppens under th. ch.nnel and decreases towards th. ch.nnel exit *** increase in gas diffusion layer(GDL)th.ckness reduces th. uneven distribution of th. contour at th. MEM/CL *** is also found th.t increasing th. operating temperature from 323 K to 363 K reduces th. cell voltage and specific energy *** h.drogen ion diffusion degrades with.increasing th. cath.de pressure,wh.ch.increases th. specific energy demand and reduces th. electrical cell ***,increasing th. th.ckness of th. GDL and membrane rises th. specific energy demand and lowers th. electrical efficiency,but increasing GDL porosity reduces th. specific electrical energy demand and improves th. electrical cell efficiency;th.s using a th.n membrane and GDL is recommended.

关键词： h.drogen production proton exch.nge membrane water electrolysis gas diffusion layer cell efficiency

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