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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.85.2008.tde-17082009-103451
Document
Author
Full name
Alexandre Bodart de Andrade
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2008
Supervisor
Committee
Linardi, Marcelo (President)
Ett, Gerhard
Santiago, Elisabete Inácio
Title in Portuguese
Desenvolvimento de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo para células a combustível a membrana trocadora de prótons (PEMFC) por impressão à tela
Keywords in Portuguese
Célula a Combustível
Conjunto Eletrodos-Membrana
Impressão à Tela
MEA
PEMFC
Abstract in Portuguese
O processo de Impressão à Tela foi desenvolvido neste trabalho para ser aplicável à deposição de camadas catalíticas em eletrólitos utilizados em PEMFC. Inicialmente foram construídos conjuntos eletrodos-membrana (MEAs) de 25 cm2 de área ativa e comparados com outros produzidos pelo método de Aspersão. Os dois métodos produziram MEAs que apresentaram densidades de corrente acima de 600 mA.cm-2 a 600 mV. Foi conduzido um estudo para o aumento de escala do MEA para 144 cm2 de área ativa. Para este fim, foi projetada uma célula para abrigar os MEAs destas dimensões. Neste projeto, o perfil dos canais de distribuição de gás foi desenvolvido através da ferramenta de fluido dinâmica computacional Comsol Multiphysics, sendo que, para o projeto das placas componentes da célula foi utilizado o AutoCAD. Os MEAs de 144 cm2 confeccionados por Aspersão e por Impressão à Tela foram confrontados com MEAs comerciais de iguais dimensões. Estes apresentaram melhor desempenho a 600 mV, entretanto são mais custosos que a solução desenvolvida neste estudo. O novo método apresentou-se adequado para a confecção de MEAs de baixo custo de diferentes geometrias e para a produção de lotes a serem utilizados em pequenos módulos de potência.
Title in English
DEVELOPMENT OF ELECTRODE-MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLIES FOR PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS (PEMFC) BY SIEVE PRINTING
Keywords in English
Célula a Combustível
Conjunto Eletrodos-Membrana
Impressão à Tela
MEA
PEMFC
Abstract in English
The Sieve Printing process was studied in this work to apply the catalyst layers onto electrolytes utilized in PEMFC. Initially, 25 cm2 active area MEAs were built for comparison with others MEAs produced by the Spray technique. The two methods produced MEAs that showed current densities higher than 600 mA.cm-2 at 600 mV. A scaling up study for 144 cm2 of active area MEAs was carried out. For this purpose, a new cell had to be projected for shelter the MEAs in such dimensions. The profile of the gas distribution channels was developed through the computational fluid dynamic tool Comsol Multiphysics. For the design of the bipolar plates of the cell the AutoCAD was used. The 144 cm2 MEAs made by Spray and by Sieve Printing methods were confronted with commercials MEAs ones of equal dimensions. These commercials MEAs presented better performance at 600 mV, however they were more costly than the solution developed in this study. The new method was showed to be adequate to fabricate low cost MEAs of different geometries and to produce any amount of MEAs for small scale stacks (up to 10 kW).
 
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Publishing Date
2009-08-18
 
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