Investigating influence of geometry and operating conditions on local current, concentration, and crossover in alkaline water electrolysis using computational fluid dynamics
2021 · Electrochimica Acta
저자
Joseph Steven Lopata, 강상규 (Sanggyu Kang), Hyun‐Seok Cho, Cheolhee Kim, John W. Weidner, Sirivatch Shimpalee
연구주제
Fuel Cells and Related Materials · Electrocatalysts for Energy Conversion · Membrane-based Ion Separation Techniques
NTIS 과학기술표준분류
에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장
에너지/자원 > 신재생에너지 > 수소에너지 외
배정 근거: 지원 과제의 분류와 AI 키워드가 잡은 과제의 분류를 반씩(정책 연계 맵과 같은 방법).
AI 연구 키워드·방법
알칼라인 수전해 diaphragm electrolyzer gas crossover
키워드 (OpenAlex)
alkaline water electrolysis diaphragm electrolyzer gas crossover liquid saturation cell voltage local current density 3D CFD simulation
초록
We use a three-dimensional computational fluid dynamics model to examine the liquid saturation, KOH concentration, and gas crossover in an alkaline diaphragm water electrolysis device. The effects of cell potential, solution feed rate, and aspects of the design such as the locations and widths of channels on performance and crossover were studied. The results build a case for implementing a separator transport model and an electrode/separator interface model because of the concentration changes observed at the anode and cathode. Simulations suggest a strong relationship between solution feed rate and the nature of dissolved gas crossover through the diaphragm due to the differential liquid pressure driving force. This work underscores the importance of three-dimensional modeling for the design of electrochemical cells, as it can identify issues linked to the geometry, e.g., low local cur…
이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)
| 연도 | 과제 | 부처 | 사업 | 수행기관 | NTIS 분류(1순위) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2021 | 알칼라인 수전해 시스템 성능예측 및 최적 제어용 디지털 트윈 기술 개발 | 과학기술정보통신부 | 수소에너지혁신기술개발(R&D) | 서울대학 | 에너지/자원 > 신재생에너지 > 수소에너지 외 |
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교수 1
연구주제 1
Fuel Cells and Related Materials