Title

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE OPERAÇÃO E DA UMIDIFICAÇÃO DOS GASES REAGENTES NO DESEMPENHO DA CÉLULA A COMBUSTÍVEL A MEMBRANA TROCADORA DE PRÓTONS – PEM

INFLUENCE OF THE CELL TEMPERATURE AND GAS REACTANTS HUMIDIFICATION IN THE PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELL (PEMFC) PERFORMANCE

Authorship

Ferreira, Carolina Navarro; Bejarano, Martha Lucia Mora; Castro, Alfredo Alvim de; Filho, Francisco Ambrózio; Linardi, Marcelo

Ferreira, Carolina Navarro

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Bejarano, Martha Lucia Mora

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Castro, Alfredo Alvim de

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Filho, Francisco Ambrózio

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Linardi, Marcelo

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DOI

10.5151/2594-5327-0336

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Abstract

Visando melhorar o desempenho de uma célula a combustível unitária de membrana trocadora de prótons (PEM) de 5 cm2 de área ativa, neste trabalho foi estudada a influência das temperaturas de operação da célula e de umidificação dos gases reagentes no desempenho de uma célula tipo PEM, utilizando eletrocatalisadores nanodispersos de Pt (20% Pt/C, E-TEK). A carga de Pt no eletrodo foi de 0,4 mg Pt. -2 cm . A membrana polimérica Nafion® 115 (DuPont) foi utilizada como eletrólito em todos os testes. O melhor desempenho da célula obteve-se para um valor de temperatura da célula de 85°C com um valor de densidade de corrente de 720 mA cm-2 e uma densidade de potencia de 0,43 W cm , para um potencial de 0,6 V. A otimização da relação entre as temperaturas de umidificação dos gases reagentes e a temperatura da célula deu como resultado um aumento do valor da corrente limite, indicando uma melhoria no gerenciamento da água na célula, que favorece o transporte dos prótons através do eletrólito e diminui a resistência ao transporte dos gases.

In order to improve the performance of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), in this work, the influence of the cell temperature and gas reactants humidification in the fuel cell performance was studied. The experiments were carried out in a 5 cm2 single PEM fuel cell with platinum loadings of 0.4 mg Pt cm-2 on the anode and cathode. Nafion® 115 (DuPontTM) was used as the electrolyte for all the experiments. The performance of the single cell was measured by polarization curves. The best performance was obtained with a cell temperature of 85°C, a current density of 720 mA cm-2 and a power density of 0,43 W.cm-2, for a potential of 0,6 V. An increase in current density and limiting current with increasing temperature was observed, indicating a water management improvement in the cell. This is associated with a decrease in flooding of the catalyst layer by liquid water.

Keywords

Célula a combustível; PEM; Temperatura; Umidificação dos gases.

PEMFC; Cell temperature; Gas reactants humidification.