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저자정보
Ho Van Phuc (University of Ulsan) Ocktaeck Lim (University of Ulsan)
저널정보
한국자동차공학회 한국자동차공학회 춘계학술대회 2024 한국자동차공학회 춘계학술대회
발행연도
2024.6
수록면
860 - 864 (5page)

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Achieving peak performance in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) critically hinges on designing the flow-field pattern within the bipolar plate (BP). This study explores the application of triply periodic minimal surface (TPMS) porous structures, which appear widely in nature, for optimizing flow-field patterns. Initially, we investigate Schoen I-WP and Schoen gyroid lattice, mathematically demonstrated using implicit functions, and integrate them into bipolar plate design. Utilizing a multiphysical three-dimensional numerical model developed in ANSYS Fluent, we conduct a thorough analysis of fuel cell performance, focusing on reactant transport and water management. Our results indicate that compared to conventional parallel patterns, the innovative TPMS designs facilitate a more even distribution of reactants and exhibit better liquid saturation in porous media, while showing comparable performance to the state-of-the-art 3D fine-mesh flow field based on the Toyota Mirai. The findings suggest a new research trend centered around leveraging TPMS lattice structures for BP design, offering promising solutions to the concentration losses issue in PEMFC and paving the way for future investigations.
#polymer electrolyte membrane fuel cells #mass transport #water management #triply periodic minimal surfaces #natural porous structure #bipolar plate

목차

Abstract
1. INTRODUCTION
2. NATURAL-INSPIRED TPMS POROUS FLOW-FIELD
3. NUMERICAL INVESTIGATION DESCRIPTION
4. RESULT AND DISCUSSION
5. CONCLUSION
References

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