EDGAR FERRARI DA CUNHA
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Resumo IPEN-doc 25569 Estudos numéricos dos processos de distribuição de água durante ensaios de durabilidade em células a combustível do tipo PEM2018 - SANTIAGO, ELISABETE I.; SPRANDEL, LEOPOLDO; ANDREA, VINICIUS; CUNHA, EDGAR F.; ROBALINHO, ERIC; LINARDI, MARCELO; KORKISCHKO, IVANAs 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.Artigo IPEN-doc 23187 CFD analysis of PEMFC flow channel cross sections2017 - 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.Artigo IPEN-doc 22362 PEM fuel cell: numerical sensoring with CFD2014 - ROBALINHO, ERIC; CUNHA, EDGAR F.; LINARDI, MARCELOResumo IPEN-doc 20651 Estudo teórico-experimental de otimização de componentes de células a combustível do tipo PEM de alta eficiência2014 - ISIDORO, ROBERTA A.; PAULINO, ANDRE L.R.; ROBALINHO, ERIC; CUNHA, EDGAR F.; PASSOS, RAIMUNDO R.; SANTIAGO, ELISABETE I.Resumo IPEN-doc 18582 First experiences in building and testing a brazilian 500 we PEMFC stack2012 - CUNHA, E.F.; LINARDI, M.Resumo IPEN-doc 18585 DEFC scaling UP simulation2012 - ROBALINHO, E.; CUNHA, E.F.; AHMED, Z.; LINARDI, M.Artigo IPEN-doc 19904 Modeling of liquid water distribution at cathode gas flow channels in proton exchange membrane fuel cell - PEMFC2013 - SKODA, SANDRO; ROBALINHO, ERIC; PAULINHO, ANDRE L.R.; CUNHA, EDGAR F.; LINARDI, MARCELOArtigo IPEN-doc 19712 Current distribution on PEM fuel cells with different flow channel patterns2013 - PAULINO, ANDRE L.R.; ROBALINHO, ERIC; CUNHA, EDGAR F.; PASSOS, RAIMUNDO R.; SANTIAGO, ELISABETE I.Artigo IPEN-doc 16624 Advances in PEM fuel cells with CFD techniques2010 - ROBALINHO, ERIC; CUNHA, EDGAR F. da; AHMED, ZAKARYA; CEKINSKI, EFRAIM; LINARDI, MARCELOArtigo IPEN-doc 16417 Application of CFD techniques in the modeling and simulation of PBI PEMFC2011 - DOUBEK, G.; ROBALINHO, E.; CUNHA, E.F.; CEKINSKI, E.; LINARDI, M.