Analisis Performa PEMFC Melalui Geometri Baffle Heterogen Dan Properti GDL Dengan Komputasi Dinamika Fluida

Cahyono, Ryu Rahmaan Mukti (2026) Analisis Performa PEMFC Melalui Geometri Baffle Heterogen Dan Properti GDL Dengan Komputasi Dinamika Fluida. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6008251018-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Perubahan iklim akibat penggunaan bahan bakar fosil mendorong pengembangan energi alternatif yang lebih ramah lingkungan. Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) menjadi salah satu solusi karena menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar dan menghasilkan air sebagai produk samping. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi desain baffle homogen dan heterogen pada kanal serta optimasi properti Gas Diffusion Layer (GDL) yang meliputi porositas, permeabilitas, dan konduktivitas terhadap performa PEMFC menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Sebanyak 34 variasi desain baffle dianalisis untuk menentukan konfigurasi terbaik. Hasil simulasi menunjukkan bahwa desain optimal diperoleh pada konfigurasi baffle heterogen yang diperoleh pada Design 34 dengan net power sebesar 210,41 mW. Porositas optimum GDL berada pada 0,6–0,65 pada tegangan 0,4 V dan 0,7 pada tegangan 0,2 V. Pada analisa konduktivitas listrik dan permeabilitas, diperoleh kondisi optimum masing-masing sebesar 6000 S/m dan 1×10⁻¹¹ m². Selain itu, penambahan baffle pada Design 34 meningkatkan performa sel hingga 3,495% pada 0,2 V dibandingkan tanpa baffle. Secara keseluruhan, optimasi desain baffle dan properti GDL terbukti meningkatkan distribusi massa dan kinerja PEMFC, sehingga berpotensi menjadi acuan dalam pengembangan desain kanal yang lebih optimal.
=======================================================================================================================================
Climate change driven by the extensive use of fossil fuels has accelerated the need for cleaner alternative energy sources. Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs) offer a promising solution due to their use of hydrogen as fuel and water as the only byproduct. This study investigates the effects of homogeneous and heterogeneous baffle design variations in flow channels, along with the optimization of Gas Diffusion Layer (GDL) properties—porosity, permeability, and electrical conductivity—on PEMFC performance using Computational Fluid Dynamics (CFD). A total of 34 baffle configurations were analyzed to determine the optimal design. The results show that the best performance is achieved with a heterogeneous baffle configuration (Design 34), producing a net power of 210.41 mW. The optimal GDL porosity ranges from 0.6–0.65 at 0.4 V and 0.7 at 0.2 V, while the optimal electrical conductivity and permeability are 6000 S/m and 1×10⁻¹¹ m², respectively. Additionally, the incorporation of baffles in Design 34 improves cell performance by 3.495% at 0.2 V compared to a design without baffles. Overall, the optimization of baffle design and GDL properties enhances mass transport and PEMFC performance, providing a useful reference for the development of more efficient flow channel designs.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Baffle, Heterogen, Net Power, PEMFC, Properti, Baffle, Heterogeneous, Net Power PEMFC, Properties
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Ryu Rahmaan Mukti Cahyono
Date Deposited:	15 Jul 2026 08:17
Last Modified:	15 Jul 2026 08:17
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/135083

Actions (login required)

View Item