Development of a computational model applied to a unitary 144 cm2 proton exchange membrane fuel cell

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo num??rico computacional e respectiva metodologia para estudo e projeto de c??lulas a combust??vel a membrana polim??rica trocadora de pr??tons PEM. Para a valida????o dos resultados experimentais, descreveu-se uma seq????ncia de rotinas de programa????o, adequadas ao ajuste dos dados obtidos em laborat??rio. Com rela????o ?? implementa????o computacional criou-se uma estrat??gia inovadora de acoplamento com dois modelos tridimensionais, de forma a satisfazer as exig??ncias do modelo completo de c??lula a combust??vel, comportando suas diversas geometrias e materiais, assim como os diversos processos f??sicoqu??micos simulados. Com a finalidade de avalia????o eficaz da analogia da c??lula real com o modelo num??rico, foram realizados estudos num??ricos, compara????es com valores obtidos na literatura, caracteriza????o de vari??veis por meio de experimentos laboratoriais e estimativas com base em modelos j?? estudados na literatura. Para a parte experimental, um prot??tipo de c??lula a combust??vel unit??ria de 144 cm2 de ??rea geom??trica foi projetado, produzido e operado em bancada com a finalidade de valida????o do modelo num??rico computacional proposto, apresentando resultados positivos. Os resultados das simula????es para as geometrias 2D e 3D propostas s??o apresentados em forma de curvas de polariza????o, destacando o modelo de camada catal??tica baseado na geometria de aglomerados. Estudos param??tricos e de sensibilidade s??o apresentados como ilustra????o da varia????o do desempenho da c??lula a combust??vel estudada. O modelo final ?? robusto e ??til como ferramenta de projeto e otimiza????o de c??lulas tipo PEM em uma ampla faixa de condi????es de opera????o.Tese (Doutoramento)IPEN/TInstituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/S