Nghiên cứu hiện tượng ngập điện cực trên xe điện chạy pin nhiên liệu hydro sử dụng mô hình mạng lỗ rỗng = Investigation of flooding in hydrogen fuel cell electrodes using a pore network model

Abstract

Pin nhiên liệu hydro màng điện phân (PEFCs) là một trong những công nghệ tiềm năng cho phương tiện giao thông do mật độ công suất cao và không phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, hiệu suất và độ ổn định làm việc của hệ thống phụ thuộc mạnh vào khả năng quản lý nước trong điện cực cathode. Nước lỏng tích tụ trong lớp khuếch tán khí (GDL) có thể che lấp đường khuếch tán O2, làm tăng trở kháng truyền khối và gây ngập điện cực. Nghiên cứu này sử dụng mô hình mạng lỗ rỗng (Pore Network Model – PNM) hai pha để khảo sát sự xâm lấn của nước trong GDL có phân bố tính thấm ướt không đồng nhất. Ba cấu hình được xem xét gồm GDL đồng nhất ưa nước, GDL hybrid chia đôi ưa nước/kị nước và GDL đồng nhất kị nước. Kết quả cho thấy cấu trúc hybrid có thể định hướng nước tập trung về vùng ưa nước, trong khi vùng kị nước vẫn duy trì được các đường dẫn khí. Trong điều kiện khảo sát, dải độ xốp trung bình ε = 0.5 đến 0.6 cho thấy sự cân bằng tốt giữa thoát nước và cấp khí. Kết quả này cho thấy thiết kế phân bố tính thấm ướt theo không gian là một hướng tiềm năng để nâng cao khả năng chống ngập của GDL trong PEFC.