Математическая модель катодного узла топливного элемента с твердым электролитом

Предложена аналитически разрешимая математическая модель катодного узла топливного элемента с твердым полимерным электролитом. Решена задача о диффузии в многокомпонентной паровоздушной смеси в пористом катоде и о переносе воды за счет гидродинамических и электроосмотических сил. Определена вольт-амперная характеристика топливного элемента с учетом поляризационных характеристик и конечной проводимости электролита. Найдено выражение для толщины зоны электрохимической реакции, дающее оценку эффективности использования катализатора. Показано, что конечность скорости диффузии кислорода в зону реакции лимитирует плотность токов и эффективность топливного элемента. Проведено сравнение полученных результатов с известными теоретическими и экспериментальными данными и показано, что решения модели совпадают с решениями более сложной модели Бернарди и Вербругга.