In the current work, three types of flow field structures were analysed: i) Fluid flow patterns such as uniformity in gas distribution in various channels of these flow fields were studied using particle image velocimetry (PIV) technique, ii) Pressure drop across each flow field structure was measured using standard anemometers, iii) Impedance of 3 single cells built with these three types of flow fields, each with a commercially available Celtec-P 1000 based membrane electrode assembly (MEA) was examined, to ensure, adequate contact between various cell components using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique, iv) 3Dcomputational fluid dynamics (CFD) simulations were performed using a commercially available software to ascertain oxidant distribution in these flow fields. Finally, v) Experiments were performed in a test stand with these three types of single cells, (with hydrogen and air as reactant gases) to gauge each cell's overall performance. The active area of each cell was 27.6 cm². High temperature stable graphite compound based bipolar plates (FU 4369) from Schunk Kohlenstofftechnik GmbH, Germany were used in each cell.
Zusammenfassung
Es wird ein Messverfahren vorgestellt, mit dem sich die Geschwindigkeitsverteilung einer Mikrokanalströmung in der Gas- oder Flüssigphase bestimmen lässt. Diese Micro Particle-Image-Velocimetry (μPIV) genannte Technik ist ein berührungsloses, laseroptisches Geschwindigkeitsmessverfahren, das auf der Detektion von kleinsten der Strömung zugegebenen Partikeln bzw. deren Verschiebung beruht. Die μPIV ist insbesondere beim Einsatz in Gasströmungen entscheidend von den Partikeleigenschaften wie Fluoreszenz, Partikelgrößenverteilung und Partikelkonzentration abhängig. Das Partikelfolgeverhalten stellt einen kritischen Parameter der μPIV in Gasströmung dar. Die Messtechnik wird hier exemplarisch in einem optisch transparenten Mikrokanal mit einer 90°-Umlenkung angewendet, um die Anwendbarkeit der μPIV sowohl in einer Wasser- als auch einer Gasströmung zu demonstrieren.
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