Résumé | La performance des piles à combustible à membrane électrolyte polymère dépend de la conception de la pile ainsi que des conditions d’exploitation. La conception de la pile a une influence sur l’interaction complexe des effets d’activation, des pertes ohmiques et des limites de transport qui, à terme, déterminent la densité de courant locale. Des modèles détaillés de réactions électrochimiques et de phénomènes de transport dans les piles à combustible à membrane électrolyte polymère peuvent être utilisés pour déterminer la distribution de densité de courant pour une conception et des conditions d’exploitation données. Au cours de la présente étude, on a réalisé des calculs de transport multiphasique et à plusieurs composants en trois dimensions en utilisant un code de dynamique numérique des fluides. Les résultats de ces calculs pour une pile à combustible pleine échelle montrent que les effets ohmiques dus au séchage de l’électrolyte polymère dans la couche de catalyseur de l’anode et la membrane, les limites du transport de l’air et l’engorgement de la cathode provoquent une densité de courant maximale près des arrivées de gaz où les pertes ohmiques et les limites de transport sont les plus basses. Ailleurs dans la pile, les pertes ohmiques et les limites de transport accrues provoquent une diminution de la densité de courant, et la performance de la pile à combustible est nettement inférieure à ce qui pourrait être obtenu si les pertes ohmiques et les limites de transport à travers la pile étaient les mêmes que celles à proximité des arrivées de gaz. La conception globale de la pile à combustible est donc critique pour la maximisation de sa performance. |
---|