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Se realiza un estudio computacional para analizar el transporte de oxígeno en capas de catalizador (CLs) secas y húmedas, reconstruidas estocásticamente. Las reconstrucciones estocásticas de CL se generan utilizando esferas penetrantes aleatorias de un tamaño de partícula definido que coinciden con las funciones de correlación estadística de una reconstrucción 3D de FIB-SEM de referencia. Se utiliza un enfoque de morfología completa basado en nucleación para inundar parcialmente las CL desde dentro de la estructura, en un intento de reproducir las condiciones en una celda de combustible en operación. Para validar el modelo numérico 3D y el método de reconstrucción, se obtienen y demuestran la difusividad efectiva seca de las CL y su variación con la porosidad, coincidiendo con datos de literatura reportados. A continuación, se realizan simulaciones para CLs con porosidades y saturaciones variables. Se utiliza un análisis estadístico para estimar una expresión para el radio efectivo de Knudsen en función de la porosidad y el tamaño de partícula, y luego las difusividades efectivas secas calculadas se utilizan para desarrollar una función de correlación generalizada basada en la percolación para estimar difusividades efectivas secas y húmedas. La difusividad efectiva de las CLs con diferentes distribuciones de tamaño de poro también se obtiene de simulaciones 3D y utilizando la función de correlación propuesta, y se muestra que difiere en menos del 10% para porosidades en el rango de 0.4-0.7.
Sabharwal et al. (Tue,) estudiaron esta cuestión.