Análisis de relaciones de diffusibilidad en capas difusoras de Gases - Nueva publicación

Saludos,

Les comparto el enlace a mi nueva publicación:

Comparing through-plane diffusibility correlations in PEFC gas diffusion layers using the lattice Boltzmann method

https://authors.elsevier.com/a/1U~~f1HxM4hJ2x  (enlace válido hasta Junio 24, 2017)

En el estudio comparo varias correlaciones establecidas en estudios anteriores para estimar el la diffusibilidad de las capas difusoras de gases (GDL, por sus siglas en inglés).

El comportamiento del fluido y el transporte de masa es obtenido por medio del método de Lattice Boltzmann, el código es completamente desarrollado por mi. Además las GDLs son también generados digitalmente via código.

Concluyo que, si bien es cierto las previas correlations ofrecen una muy buen aproximación, la mejor forma de estimar la diffusibilidad es conociendo los valores de porosidad y tortuosidad. Valores que a niveles microscópicos en medios porosos son difíciles de obtener y por lo tanto el modelamiento nos ofrece esa oportunidad.

Abstract:

One of the key elements in a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is the gas diffusion layer (GDL). The GDL offers mechanical support to the cell and provides the medium for diffusing the reactant gases from the flow plates to the electrolyte enabling the electrochemical reactions, and therefore the energy conversion. At the same time, it has the task of transporting the electrons from the active sites, near to the electrolyte, towards the flow plates.

Describing the fluid flow and mass transport phenomena through the GDLs is not an easy task not only because of their complex geometries, but also because of these phenomena occur at microscale levels. Most of the PEFC models at cell scale make assumptions about certain microscale transport parameters, assumptions that can make a model less close to the reality. The purpose of this study is to analyze five different proposed correlations to estimate the through-plane (TP) diffusibility of digitally created GDLs and using lattice Boltzmann (LB) models. The correlations are ranked depending on their precision, accuracy and symmetry. The results show that the best estimation is given when the porosity and gas-phase tortuosity are taken into account in the correlation.

Keywords

Gas diffusion layer;
Diffusibility;
Lattice Boltzmann method;
Polymer electrolyte fuel cell;
Transport parameters

Nueva publicación: Modelamiento de flujo en medios porosos, un anális de los tiempos de computo

Hola a tod@s!

Mi última publicación es en "Computer and Mathematics with Applications". Aún no tiene asigando un issue, pero ocurrirá durante 2017.

Computational time and domain size analysis of porous media flows using the lattice Boltzmann method

Abstract

The purpose of this study is to investigate the computational time required to describe the fluid flow behavior through a porous medium and its relation to the corresponding domain size. The fluid flow behavior is recovered using the lattice Boltzmann method (LBM). The selected methodology has been applied because of its feasibility for mimicking the fluid flow behavior in complex geometries and moving boundaries. In this study, three different porosities are selected to calculate, for several sizes domain, the required computational time to reach the steady state. Two different cases are implemented: (1) increasing the transversal area, but keeping the layer thickness as a constant, and (2) increasing the total volume of the pore domain by increasing all the dimensions of the volume equally. The porous media are digitally generated by placing the solid obstacles randomly, but uniformly distributed in the whole domain. Several relationships relating the computational time, domain size and porosity are proposed. Additionally, an expression that relates the hydraulic tortuosity to the porosity is proposed.

Keywords

Computational time; Domain size; Porous media; Lattice Boltzmann method; Porosity; Hydraulic tortuosity

Resumen

El objetivo de este estudio es investigar el tiempo de cómputo requerido para describir el comportamiento del fluido a través de un medio poroso y la relación con su correspondiente tamaño de dominio. El comportamiento del fluido es obtenido usando el método de Lattice Boltzmann (LBM). Esta metodología ha sido seleccionada en esta aplicación por su facilidad para modelar el comportamiento de flujos en geometrias complejas y fronteras móviles. En este estudio, tres diferentes porosidades son seleccionadas para calcular, para varios tamaños de dominio, the tiempo de cómputo requerido para que el fluido alcance el estado estable. Dos casos diferentes son implementeados: (1) incrementando el área transversal, pero mantiendo constante el espesor de la capa, y (2) incrementando el volumen total del medio poroso por medio del incremento de todas las aristas del volumen. Los medios porosos son digitalmente creados ubicando aleatoriamente partículas sólidas uniformemente distribuidas en todo el volumen. Varias relaciones entre el tiempo de cómputo, tamaño de dominio y porosidad son propuestas. Además, una expresión que relaciona la tortuosidad hidraulica y la porosidad es propuesta.

Palabras claves:

Tiempo de cómputo; Tamaño de dominio; Medios porosos; Método de Lattice Boltzmann; Porsidad; Tortuosidad hidraulica

Mis otras publicaciones las pueden encontrar en mi perfil de google académico, hay varios artículos que son de acceso abierto:

Mi perfil en google académico 

Publicaciones (2016)`

Retomando un poco el blog luego de una larga ausencia.
La idea es compartir con uds algunos de los artículos que he publicado durante el último periodo:

(1) "Compress effects on porosity, gas‐phase tortuosity, and gas permeability in a simulated PEM gas diffusion layer"

(2) "Analysis of Porosity and Tortuosity in a 2D Selected Region of Solid Oxide Fuel Cell Cathode Using the Lattice Boltzmann Method"

(3) "Highlights of Fuel Cell Modeling From a Lattice Boltzmann Method Point of View"

(4) "Lattice Boltzmann Modeling From the Macro-to the Microscale-An Approximation to the Porous Media in Fuel Cells"

(5) "A review of cell-scale multiphase flow modeling, including water management, in polymer electrolyte fuel cells"

(6) "Potential of Lattice Boltzmann method to determine the ohmic resistance in porous materials"

(7) "Analysis of Hybrid Solar/Wind/Diesel Renewable Energy System for off-grid Rural Electrification"

Este viernes viajo a una conferencia donde presentaré un artículo relacionado con SOFC.

Que se encuentren bien!!!

Maus

Maquina dobladora - Taller San Marcos

Explicación de una maquina diseñada y fabricada por Don Yorch!!!