Analisi modellistica preliminare di una cella a combustibile PEM e simulazione degli spettri di impedenza tramite codici CFD commerciali

Polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) technology represent a very interesting and topical theme among energy conversion systems, thanks to its advantages and potentialities in the automotive and micro cogeneration branch. In fact PEMFCs are characterized by high conversion efficiency and density of power, thanks to their direct electrochemical conversion, coupled with low emissions of pollutants, short start-up time and modularity. Next to experimental activity, models for the simulation of operation are developed, with the goal of understanding physical phenomena e criticalities, and aiding the design process. In this context, the present work proposes an analysis of a PEMFC through commercial CFD codes, analyzing how PEMFCs work through polarization curves and impedance spectra, in order to evaluate the impact of real geometry of cathode channel on these.

La tecnologia delle celle a combustibile a membrana polimerica (PEMFC) rappresenta un argomento molto interessante e di attualità nel campo dei sistemi per la conversione energetica, visti i vantaggi di cui questa applicazione gode e le sue reali possibilità di utilizzo nel settore dell’automotive e della micro cogenerazione. Infatti le PEMFC sono caratterizzate da una efficienza di conversione ed una densità di potenza elevate, grazie alla conversione elettrochimica diretta del combustibile, a cui si accompagnano basse emissioni di inquinanti, brevi tempi di accensione e di transitorio e la modularità. Accanto all’indagine sperimentale vengono sviluppati modelli per la simulazione del funzionamento delle PEMFC, al fine di comprenderne fenomeni fisici e problematiche, e aiutarne la progettazione. In quest’ottica, il presente lavoro propone un analisi modellistica tramite codici CFD commerciali di una cella PEM, analizzando il suo funzionamento attraverso gli strumenti delle curve di polarizzazione e degli spettri di impedenza, valutando l’impatto delle geometria reale del distributore catodico su di esse.