Análisis numérico de esfuerzos térmico-mecánico en la placa bipolar de una celda de combustible tipo PEM
En el presente trabajo, se lleva a cabo la evaluación de los es-fuerzos mecánicos y térmicos que se generan en una placa bipolarde una celda tipo PEM de aplicación automotriz. Para tal efecto,se aborda el estudio considerando dos esquemas de carga: 1)expansión térmica y 2) acción conjunta de la pres...
| Autores: | , |
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| Tipo de recurso: | artículo |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2014 |
| País: | México |
| Institución: | Universidad Veracruzana |
| Repositorio: | Redalyc-UV |
| OAI Identifier: | oai:redalyc.org:61448037003 |
| Acceso en línea: | https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=61448037003 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Ingeniería placa bipolar elemento finito Expansión térmica celda decombustible |
| Sumario: | En el presente trabajo, se lleva a cabo la evaluación de los es-fuerzos mecánicos y térmicos que se generan en una placa bipolarde una celda tipo PEM de aplicación automotriz. Para tal efecto,se aborda el estudio considerando dos esquemas de carga: 1)expansión térmica y 2) acción conjunta de la presión externa deensamble y de la expansión térmica. Se toma en cuenta una tem-peratura máxima de operación de 100°C y que está sometida auna presión externa de ensamble de 544 kPa.Se generó la geometría de la placa bipolar en un programa CADpara posteriormente importarlo al programa de elementos finitosANSYS, para llevar a cabo la parte más importante del caso deestudio, el análisis estructural de la placa. Esto se realizó conapoyo del elemento solid 187, que tiene la capacidad de adoptarel comportamiento mecánico y térmico de la placa bipolar.Se aplicó la teoría de Mohr para el análisis de falla. Para el caso 1,se encontró un esfuerzo principal máximo σ1 de 17.8 MPa y parael caso 2, un esfuerzo principal máximo σ1 de 18.9 MPa. Repre-sentando, respectivamente, el 29.66 % y 31.5 % del esfuerzoúltimo a la tensión de 60 MPa del grafito, validando que no existeriesgo de daño estructural. Sin embargo, se observó que losesfuerzos de mayor intensidad son los generados por la expan-sión térmica del material. |
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