EDGAR FERRARI DA CUNHA
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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 12389 Application of CFD techniques in the modeling and simulation of PEN fuel cell[ s flow channels2007 - CUNHA, EDGAR F.; ANDRADE, ALEXANDRE B.; ROBALINHO, ERIC; BEJARANO, MARTHA L.M.; CEKINSKI, EFRAIM; LINARDI, MARCELOArtigo IPEN-doc 13974 COMSOL modeling and simulation of PEM fuel cells flow channels2007 - ROBALINHO, ERIC; CUNHA, EDGAR F.; ANDRADE, ALEXANDRE B.; BEJARANO, MARTHA L.M.; LINARDI, MARCELO; CEKINSKI, EFRAIMArtigo IPEN-doc 12179 Modelling and simulation of pem fuel cell's flow channels using CFD techiniques2007 - CUNHA, EDGAR F.; ANDRADE, ALEXANDRE B.; ROBALINHO, ERIC; BEJARANO, MARTHA L.M.; LINARDI, MARCELO; CEKINSKI, EFRAIMTese IPEN-doc 13921 Avaliacao e aplicacao de tecnologias de celulas a combustivel tipo PEMFC desenvolvidas no IPEN em um modulo de 500 Wsub(e) de potencia nominal2009 - CUNHA, EDGAR F. daEste trabalho teve por objetivo avaliar a aplicação de diversas tecnologias de células a combustível tipo PEMFC desenvolvidas no IPEN para obtenção de um módulo de potência de 500 We. Foram estudados o aumento de escala na produção de MEAs de 25 cm2 para 144 cm2 pelo método de impressão a tela; a simulação por fluidodinâmica computacional de canais de fluxo de gases em placas bipolares utilizando o programa COMSOL e; o estudo de desempenho de eletrodos Pt/C desenvolvidos pelo método de redução por álcool, em células individuais de 144 cm2. Assim, desenvolveu-se um módulo de 500 We de potência nominal, produzido com tecnologia nacional, e com apoio da indústria para possíveis aplicações comerciais. A indústria nacional contribuiu com o hardware do módulo e os sistemas de vedação e refrigeração. Foi realizado um teste de 100 horas em célula unitária de 144 cm2 para observação do comportamento do MEA fabricado pelo processo de impressão à tela, bem como das outras tecnologias descritas, e a célula mostrou-se estável neste intervalo de tempo. O módulo desenvolvido com tecnologia nacional apresentou a potência máxima de 574 We à corrente de 100 A (694,4 mA cm-2). A potência de operação de 500 We foi obtida à corrente de 77,7 A (540,1 mA cm-2) ao potencial de 6,43 V, com uma eficiência de 43,3%. Em termos de cogeração, a potência térmica ou calor gerado pelo módulo foi de 652 Wt. Deste modo, foram consolidados os experimentos em P&D realizados no IPEN em células a combustível, para produção de potência elétrica. Uma estimativa inicial de custo para o módulo de 500 We estudado foi de R$ 4.500,00, baseando-se apenas nos materiais empregados em sua construção.