Modelamiento y análisis del transporte de iones a través de membranas de intercambio aniónico usadas en celdas de combustible

Abstract

Se derivó un modelo para membranas de intercambio aniónico usadas en celdas de combustible alcalinas basado en la teoría de termodinámica de procesos irreversibles. Las pruebas llevadas a cabo en un modelo simplificado de celda de combustible incluyeron combinaciones de condiciones de operación tales como humedad relativa de los gases de alimento, presión en los electrodos y densidad de corriente. En general, el modelo de la membrana representó bien los diferentes modos de transporte que pueden presentarse para amplios rangos de humedad especialmente cuando está en contacto con agua en fase vapor, en fase líquida, o ambas. Se encontró que la aplicación de gradientes de presión a través de la membrana disminuye los valores de flux molar de agua que cruza la membrana y que el efecto de la densidad de corriente sobre el transporte depende del grado de humedad de ésta./Abstract. A model for anion-exchange membranes used in alkaline fuel cells was derived based on the thermodynamic of irreversible processes theory. The tests carried out in a simplified fuel cell model included combinations of operation conditions such as feed gases relative humidity, pressure in the electrodes and current density. In general, the membrane model represented well the different transport modes that can occur for wide humidity ranges especially when it is in contact with vapor, liquid water or both. It was found that the application of pressure gradients to the membrane lows the water molar flux values