Methodology to optimize fluid-dynamic design in a redox cell

Abstract

[EN] The present work is aimed at the optimization of a redox cell design. The studied redox cell consists on a device designed to convert the energy of reactants into electrical energy when a liquid electrolyte reacts at the electrode in a conventional manner. In this particular sort of cells, the two electrolytes are present and separated by a proton exchange membrane. Therefore, the flow of the electrolyte and the interaction with the membrane takes a paramount importance for the general performance of the cell. A methodology for designing the inlet part of the cell based on optimizing the uniformity of the flow and the initial position of the membrane is presented in this study. This methodology, based on the definition and optimization of several parameters related to the electrolyte flow in different regions of the geometry, is depicted. The CFD (Computational Fluid Dynamics) model coupled with the statistical study pointed to several practical conclusions on how to improve the final geometry construction of the redox cell. A particular case study of redox cell is implemented in order to validate the proposed methodology

[ES] El presente trabajo tiene como objetivo la optimización de un diseño de la batería redox. La pila redox estudiada consiste en un dispositivo diseñado para convertir la energía de los reactivos en energía eléctrica cuando un electrolito líquido reacciona en el electrodo de una manera convencional . En este tipo particular de células , los dos electrolitos están presentes y separados por una membrana de intercambio de protones . Por lo tanto , el flujo del electrolito y la interacción con la membrana tiene una importancia primordial para el rendimiento general de la célula . La metodología propuesta para el diseño de la parte de entrada de la celda en base a la optimización de la uniformidad del flujo y la inicial posición de la membrana se presenta en este estudio . Esta metodología, basada en la definición y optimización de varios parámetros relacionados con el flujo de electrolito en las diferentes regiones de la geometría , es representado . El modelo de CFD (Computational Fluid Dynamics ), junto con el estudio estadístico se refirió a varias conclusiones prácticas sobre la manera de mejorar la construcción geometría final de la pila redox . El estudio de caso particular de célula redox que se describe, se implementa con el fin de validar la metodología propuesta