EDGAR FERRARI DA CUNHA

EDGAR FERRARI DA CUNHA

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O IPEN e a economia do hidrogênio
2022 - LINARDI, MARCELO; LUGAO, ADEMAR B.; OLIVEIRA NETO, ALMIR; NETTO, ANA P.F.A.; FREITAS, ANDERSON Z. de; YAMAGATA, CHIEKO; ANDRADE, DELVONEI A. de; ZEZELL, DENISE M.; LAZAR, DOLORES R.R.; CUNHA, EDGAR F. da; FONSECA, EDVALDO R.P. da; MUCCILLO, ELIANA N. dos S.; SANTIAGO, ELISABETE I.; SEO, EMILIA S.M.; SPINACE, ESTEVAM V.; FONSECA, FABIO C.; CARVALHO, FATIMA M.S. de; MOREIRA, FERNANDO; COSTA, ISOLDA; IGAMI, MERY P.Z.; NEGRO, MIGUEL L.M.; ARTAXO, PAULO; MUCCILLO, REGINALDO; CASTANHO, SONIA R.H. de M.; USSUI, VALTER; BERGAMASCHI, VANDERLEI S.; YOSHITO, WALTER K.; CALVO, WILSON A.P.
Three-dimensional CFD modeling of H2/O2 HT-PEMFC based on H3PO4-doped PBI membranes
2021 - PANESI, A.R.Q.; SILVA, R.P.; CUNHA, E.F.; KORKISCHKO, I.; SANTIAGO, E.I.
A complete non-isothermal model of a HT-PEMFC setup using a PBI/ H3PO4 membrane was developed, modeled, and solved using COMSOL Multiphysics. Polarization curves were simulated and compared to the corresponding experimental data. In this work, a serpentine flow field and an active area of 5 cm2 have been implemented in a computational fluid dynamics (CFD) application. The model predicts water vapor transport, mass concentration of H3PO4, temperature, and membrane current density distribution. In this model, the anode feed is pure hydrogen, and oxygen is introduced at the cathode side. The heat transfer model was coupled with the electrochemical and mass transport; a particular heating configuration is investigated for temperature distribution, emphasizing the membrane. The models showed consistency and were used to investigate the behavior of H3PO4 concentration and all transport characteristics. The concentration of phosphoric acid decreases with increasing temperature and relative humidity and the diffusive flux of water vapor increases with the decrease of the operating voltage. Two different configurations of inlet and outlet flow channels were analyzed and the results were compared.
Estudos numéricos dos processos de distribuição de água durante ensaios de durabilidade em células a combustível do tipo PEM
2018 - SANTIAGO, ELISABETE I.; SPRANDEL, LEOPOLDO; ANDREA, VINICIUS; CUNHA, EDGAR F.; ROBALINHO, ERIC; LINARDI, MARCELO; KORKISCHKO, IVAN
As células a combustível estão entre as tecnologias mais promissoras, visto que estes dispositivos podem produzir energia elétrica com baixa emissão de poluentes e de forma muito eficiente [1]. O entendimento dos mecanismos de transporte de água em células a combustível do tipo PEM é um ponto chave para a definição de estratégias de gerenciamento de água e aumento de desempenho. Quantidade suficiente de água deve estar presente na célula para manter a condutividade protônica da membrana polimérica, no entanto, o excesso de água nas camadas porosas são as principais causas de perdas reversíveis [2]. Este estudo tem como objetivo a compreensão dos fenômenos envolvidos no transporte de água em células a combustível do tipo PEM em função das condições de operação da célula e propor condições de operação que otimizem o fluxo de água, permitindo maior durabilidade desse tipo de célula a combustível. Nesse sentido, foi realizado um estudo de modelagem e simulação numérica de uma célula a combustível unitária envolvendo os fenômenos de transporte e os processos eletroquímicos. A simulação da dinâmica da água foi realizada considerando um sistema bifásico (modelos de misturas) em diferentes condições operacionais, a saber temperatura e fluxo de gases. A análise dos resultados mostrou que a 0,6V, temperatura da célula de 75oC e vazão de H2 próximo a três vezes o valor estequiométrico, a temperatura ideal de umidificação é entre 80oC e 85oC. Temperaturas de umidificação maiores podem resultar em inundações dos canais de distribuição e camadas porosas enquanto temperaturas menores podem ocasionar a desidratação da membrana. A mesma temperatura de umidificação dos gases reagentes e da célula a combustível pode ser adotada desde que o fluxo de gases reagentes seja alto o suficiente para garantir a hidratação da membrana, neste caso, seis vezes o valor estequiométrico. Os resultados confirmam a importância do arraste eletro-osmótico no balanço de água e a importância de análises bifásicas em estudos de otimização de células a combustível. O balanço de água ideal pode ser alcançado definindo adequadamente os fluxos e temperaturas de umidificação dos gases reagentes em função do potencial de operação com auxílio de modelos numéricos.
CFD analysis of PEMFC flow channel cross sections
2017 - PAULINO, A.L.R.; CUNHA, E.F.; ROBALINHO, E.; LINARDI, M.; KORKISCHKO, I.; SANTIAGO, E.I.
This paper presents a study of single-channel proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) using computational modeling and simulation. For this analysis, the commercial software COMSOL Multiphysics was used to build a single-phase isothermal and tridimensional fuel cell model. For the mathematical description of the catalyst layer, the flooded agglomerate model was implemented, and it proved to be more accurate than Butler-Volmer model, which is the pre-built model in the software. Such evidence was verified when comparing the polarization curves obtained using both models with an experimental curve. After definition of the model, the main objective of this study was to analyze the influence of the flow channel cross-section in the water distribution inside the cell, studying rectangular, trapezoidal and hybrid stepped geometries. The fuel cell with stepped channel was equivalent to the trapezoidal cell in all aspects analyzed, and both provided superior water management than the rectangular cell. However, the current generation in the rectangular design was slightly higher. It was noted that the simulation of a tridimensional model provided a better understanding of the regions where higher concentrations of water can occur, and that different flow channel designs can be used to enhance water management.
PEM fuel cell: numerical sensoring with CFD
2014 - ROBALINHO, ERIC; CUNHA, EDGAR F.; LINARDI, MARCELO
Estudo teórico-experimental de otimização de componentes de células a combustível do tipo PEM de alta eficiência
2014 - ISIDORO, ROBERTA A.; PAULINO, ANDRE L.R.; ROBALINHO, ERIC; CUNHA, EDGAR F.; PASSOS, RAIMUNDO R.; SANTIAGO, ELISABETE I.
First experiences in building and testing a brazilian 500 we PEMFC stack
2012 - CUNHA, E.F.; LINARDI, M.
DEFC scaling UP simulation
2012 - ROBALINHO, E.; CUNHA, E.F.; AHMED, Z.; LINARDI, M.
Application of CFD techniques in the modeling and simulation of PEN fuel cell[ s flow channels
2007 - CUNHA, EDGAR F.; ANDRADE, ALEXANDRE B.; ROBALINHO, ERIC; BEJARANO, MARTHA L.M.; CEKINSKI, EFRAIM; LINARDI, MARCELO
Fabrication of high precision PEFC membrane electrode assemblies by sieve printing method
2007 - ANDRADE, ALEXANDRE B.; BEJARANO, MARTHA L.M.; CUNHA, EDGAR F.; ROBALINHO, ERIC; LINARDI, MARCELO