Simulation of fluid dynamic and electric field in a direct methanol fuel cell

This  paper  represents  the  first step  of  a  comprehensive  analysis of the influence of CO2 in the DMFC channels. The  flow  is  treated  as  gaseous  (and  not  as  liquid‐gaseous  mixture)  to  separately  assess  the  importance  of several  parameters, such  as  methanol  concentration,  mass  flow,  current  density.  In  the  model  mass  transport  of  the  different species and the electric field inside the fuel cell are  considered.  The  3D  computational  model  with  multicomponent flow is solved using COMSOL Multiphysics  software. The set of governing equations is composed by: a)  Maxwell‐Stefan equation for species transport; b) Brinkman  equation  to  calculate  momentum  in  porous  media;  c)  Butler‐Volmer  equation  to  calculate  the  current  density  over the  catalyst  layers  allowing the  achievement  of the  quantity  of  generated/consumed  species.  The  equations  system is validated against available experimental data. The  V/I characteristic of the cell, species distributions, velocity  fields  and  current  density  distributions  will  be  discussed.  The  generation  and  the  dispersion  of  CO2  in  the  anode  channel is also analyzed.