In this paper water management in proton exchange membrane (PEM) fuel cell is considered. First mass conservation law for water is applied. Next proton transport is described by the Nernst-Planck equation and liquid water convection velocity is eliminated by the Schlögl equation. Electro-osmotic drag coefficient is related to hydrogen index and experimentally determined swelling coefficient. Three partial differential equations for molar water concentration Cw, electric potential ? and water pressure Pw are formulated. Current density vector i is derived from proton flux expression. These equations together with adequate boundary conditions were solved using finite element method. The distribution of electric potential and current density in function of geometrical parameters is investigated. At the end some illustrative example is given.
W tej publikacji omówiono sposób gospodarki wodą w ogniwie paliwowym (PEM) z membrana protonowo wymienną. Najpierw zastosowano prawo zachowania masy. Następnie transport protonów opisano za pomocą równania Nernsta-Plancka, z którego prędkość konwekcji wyeliminowano za pomocą równania Schlögla. Zostały sformułowane trzy równania różniczkowe cząstkowe względem molowej gęstości wody Cw, potencjału elektrycznego ? oraz ciśnienia wody. Wektor gęstości prądu i został wyprowadzony z wyrażenia na strumień protonów. Równania te wraz z odpowiednimi warunkami brzegowymi zostały rozwiązane za pomocą metody elementów skończonych. Został zbadany wpływ parametrów opisujących membranę na rozkład potencjału oraz wektora gęstości prądu.