Dataset and mesh of the CFD numerical model for the modelling and simulation of a PEM fuel cell

Abstract

A CFD mesh corresponding to a Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) with an active área of 50 cm2, serpentine channels and cross-flow field distribution is presented. The mesh was developed using ANSYS ICEM CFD Hexa (v12.0) and it is divided into 3D regions corresponding to the different components of the fuel cell: bipolar plates (anode and cathode), gas difusión layers (GDLs), catalytic layers ((CLs) and membrane. The mesh was generated following Best Practice Guidelines. Mesh independence results was checked in the corresponding CFD model and simulation of a experimental fuel cell ANSYS FLUENT with the PEM Fuel Cell module. Simulation results were also validated with the experimental data available from a fuel cell test bench for a set of different operating conditions. The experimental validation provides credibility to the CFD model and supports the use of the proposed mesh for fuel cell research, ensuring accurate results and comparison of different designs and operating conditions using numerical simulations.

Se presenta un mallado CFD correspondiente a una pila de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) con un área activa de 50 cm2, canales en forma de serpentín y distribución de campo de flujo cruzado. La malla se desarrolló utilizando ANSYS ICEM CFD Hexa (v12.0) y está dividida en regiones 3D correspondientes a los diferentes componentes de la pila de combustible: placas bipolares (ánodo y cátodo), capas de difusión de gases (GDLs), capas catalíticas (CLs) y membrana. El mallado se generó siguiendo “Best Practice Guidelines”. Los resultados Los resultados de independencia de malla se comprobaron utilizando el modelo CFD y la simulación de una pila de combustible a través de ANSYS FLUENT con el módulo “PEM Fuel Cell”. Los resultados de la simulación también fueron validados con los datos experimentales disponibles de una banco de ensayos de pilas de combustible para diferentes conjuntos de condiciones de funcionamiento. La validación experimental proporciona credibilidad al modelo CFD y apoya el uso de la malla propuesta para la investigación de pilas de combustible, garantizando resultados precisos y la comparación de diferentes diseños y condiciones de funcionamiento mediante simulaciones numéricas.