Wodorowe ogniwa paliwowe wykonane z wykorzystaniem technologii przyrostowych (druku 3D)

• Autorzy: Węcel, Daniel , Remiorz, Leszek , Benedyk, Marcin

Warianty tytułu

EN

Hydrogen fuel cells made by additive manufacturing (3D printing)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z wodorowymi ogniwami paliwowymi. Skupiono się przede wszystkim na budowie ogniw paliwowych z membraną wymiany protonów. Wskazano zadania jakie pełnią poszczególne elementy składowe oraz wymieniono podstawowe właściwości jakimi powinny się charakteryzować. Szczególną uwagę zwrócono na płyty bipolarne. Bazując na możliwościach zastosowania do produkcji płyt technologii przyrostowych, zaproponowano projekt płyty pozwalający zbudować pojedyncze ogniwo paliwowe. Zostało ono zmontowane z wykorzystaniem gotowego zespołu elektrodowo-membranowego MEA oraz wydrukowanych pozostałych elementów. Przeprowadzone testy pracy ogniwa paliwowego pozwoliły wyznaczyć charakterystyki napięciowo-prądowe i sprawności. Uwzględniając możliwości wykonywania elementów z wykorzystaniem technologii przyrostowych zaprojektowano płyty bipolarne z wewnętrznymi kanałami chłodzącymi do zastosowania w stosie ogniw paliwowych.

EN

The article presents issues related to hydrogen fuel cells. It focusses primarily on the construction of fuel cells with a proton exchange membrane. The tasks performed by individual components are indicated and their basic properties are listed. Particular attention was paid to bipolar plates. On the basis of the possibilities of using additive technologies for the production of plates, a plate design was proposed that would allow the construction of a single fuel cell. It was assembled using a ready-made membrane-electrode assembly MEA and printed other elements. The fuel cell operation tests allowed to determine the voltage-current characteristics and efficiency. Taking into account the possibilities of making elements using additive technologies, bipolar plates with internal cooling channels were designed for use in the fuel cell stack.

Słowa kluczowe

PL

wodorowe ogniwa paliwowe; płyty bipolarne; technologie przyrostowe; druk 3D

EN

hydrogen fuel cells; bipolar plates; additive manufacturing; 3D print

• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 3
• Strony: 23--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Węcel, Daniel

• Politechnika Śląska,

autor

Remiorz, Leszek

• Politechnika Śląska,

autor

Benedyk, Marcin

• Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] „Fuel Cell Components”. https://www.fuelcellstore.com/fuel-cell—components (dostęp 24.04.2022).
• [2] „Fuel Cell Earth”. https://www.ńrelcellearth.com/ (dostęp 24.04.2022).
• [3] Napporn T. W., Karpenko—Jereb L., Pichler B., Hacker V.: „Chapter 4 — Polymer Electrolyte Fuel Cells”, w Fuel Cells and Hydrogen, V. Hacker i S. Mitsushima, Red., Elsevier, 2018, 5. 63—89. doi: 10.1016/B978-0-12-811459-9.00004-9.
• [4] Malek A. i M. Wendeker, Ogniwa paliwowe typu PEM' teoria i praktyka. Lublin: Politechnika Lubelska, 2010
• [5] Muller A., P. Kauranen, A. von Ganski, i B. Hell, „Injection moulding of graphite composite bipolar plates”, Journal of Power Sources, t. 154, nr 2, s. 467—471, mar. 2006, doi: lO.lOl6/j.jpowsour.2005.10.096.
• [6] Gould B. D. i in., „Performance and Limitations of 3D-Printed Bipolar Plates in Fuel Cells”, E CS J. Solid State Sci. Technol. , t. 4, nr 4, s. P3063, luty 2015, doi: 10.1149/2.0091504jss.
• [7] Wang X. i in, „Enhanced mass transport and water management of polymer electrolyte fuel cells via 3-D printed architectures”, Journal of Power Sources, t. 515, s. 230636, grudz. 2021, doi: 10.1016/j.jpowsour.2021.230636.
• [8] . Choi S. H, D. G. Kang, I. S. Lim, H. S. Lim, C. Park, i M. S. Kim, „Experimental study on non—uniform arrangement of 3D printed structure for cathodic flow channel in PEMFC”, International Journal of Hydrogen Energy, t. 47, nr 2, s. 1192—1201, sty. 2022, doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.10.059.
• [9] Bhattacharyya B., „Chapter 10 - Microdevices Fabrication for Microelectromechanical Systems and Other Microengineering Applications”, W Electrochemical Micromachining for Nanofabrication, MEMS and Nanotechnology, B. Bhattacharyya, Red., W Micro and Nano Technologies. William Andrew Publishing, 2015, s. 185—204. doi: 10.1016/B978-0-323-32737-4.00010-4.
• [10] Bui J. C., J. T. Davis, i D. V. Esposito, „3D—Printed electrodes for membraneless water electrolysis”, Sustainable Energy Fuels, t. 4, nr 1, s. 213—225, grudz. 2019, doi: 10.1039/C9SE00710E.
• [11] Kahraman H., Orhan M. F.: „Flow field bipolar plates in a proton exchange membrane fuel cell: Analysis & modeling”, Energy Conversion and Management, t. 133, s. 363-384, luty 2017, doi: 10.1016/j.enconman.2016.10.053.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).