Электролиз водорода с протонно-обменной мембраной (PEM) имеет широкий потенциал применения, но все еще сталкивается с недостатками, такими как высокая стоимость оборудования и недостаточная долговечность. Оптимизация каналов потока может улучшить равномерность распределения тепла и влаги в PEM и продлить срок службы электролизера. Для повышения производительности PEM электролизера с помощью программного обеспечения COMSOL была разработана и смоделирована трехмерная модель волнообразного канала. Исследовались вольтамперные характеристики электролизера с различными волновыми частотами, распределение реагентов и продуктов, а также распределение температуры, а также изучено влияние изменения скорости потока после добавления волнообразной структуры на производительность электролизера. Результаты показали, что по сравнению с традиционными прямоугольными каналами, волнообразные каналы электролизера значительно улучшают тепломассообмен, обладают лучшими поляризационными характеристиками: при частоте волны 1,0 плотность тока увеличилась на 2,1%, средний объемный газовый коэффициент катодного каталитического слоя снизился на 3,7%, что обеспечивает оптимальные комплексные показатели. Этот вывод может служить参考 для проектирования каналов PEM электролизеров.

Протонно-обменная мембрана;электролиз воды для производства водорода;моделирование;дизайн канала