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Investigadores/as Institucionales

Meca, Vladimir LAutor (correspondencia)Posada, ElenaAutor o CoautorVillalba-Herreros, AntonioAutor o CoautorD’amore-Domenech, RafaelAutor o CoautorLeo, Teresa JAutor o Coautor

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7 de octubre de 2025
Publicaciones
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Artículo
Sí

Impact of the Anode Serpentine Channel Depth on the Performance of a Methanol Electrolysis Cell

Publicado en: Hydrogen. 6 (3): 51- - 2025-07-19 6(3), DOI: 10.3390/hydrogen6030051

Autores:

Meca, Vladimir L; Posada, Elena; Villalba-Herreros, Antonio; d'Amore-Domenech, Rafael; Leo, Teresa J; Santiago, Oscar
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Afiliaciones

Univ Bremen, Ctr Environm Res & Sustainable Technol UFT, Res Grp Environm Proc Engn, Leobener Str 6, D-28359 Bremen, Germany - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Dept Arquitectura Construcc & Sistemas Ocean & Nav, ETSI Navales, Ave Memoria 4, Madrid 28040, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Grp Invest UPM Pilas Combustible, Tecnol Hidrogeno & Motores Alternat PICOHIMA, ETSI Navales, Ave Memoria 4, Madrid 28040, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

This work addresses for the first time the effect of anode serpentine channel depth on Methanol Electrolysis Cells (MECs) and Direct Methanol Fuel Cells (DMFCs) for improving performance of both devices. Anode plates with serpentine flow fields of 0.5 mm, 1.0 mm and 1.5 mm depths are designed and tested in single-cells to compare their behaviour. Performance was evaluated through methanol crossover, polarization and power density curves. Results suggest shallower channels enhance mass transfer efficiency reducing MEC energy consumption for hydrogen production at 40 mA center dot cm-2 by 4.2%, but increasing methanol crossover by 30.3%. The findings of this study indicate 1.0 mm is the best depth among those studied for a MEC with 16 cm2 of active area, while 0.5 mm is the best for a DMFC with the same area with an increase in peak power density of 14.2%. The difference in results for both devices is attributed to higher CO2 production in the MEC due to its higher current density operation. This increased CO2 production alters anode two-phase flow, partially hindering the methanol oxidation reaction with shallower channels. These findings underscore the critical role of channel depth in the efficiency of both MEC and DMFC single-cells.
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Palabras clave

Anode flow fieldAnode flow field designAnodesAqueous-methanolChallengesChannel depthDirect methanol fuel cells (dmfc)Direct-methanol fuel cellsDmfcEfficient hydrogen-productionElectrolyserElectrolysersElectrolysisElectrolysis cellElectrolytic cellsEnergy efficiencyEnergy utilizationFlow-field designFuel cellFuel-cellGas bubble behaviorHydrogen productionMass transferMethanolMethanol fuelsPem electrolyzerPowerSerpentineSerpentine flow fieldsSingle serpentine flow fieldSingle serpentinesStackTwo phase flow

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Hydrogen debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q2 (Segundo Cuartil), en la categoría Engineering (Miscellaneous). Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada en el Cuartil Q3 para la agencia WoS (JCR) en la categoría Chemistry, Physical.

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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-24:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 5.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 5 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 2.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 1 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/90860/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

  • Visualizaciones: 82
  • Descargas: 41
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Germany.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (MECA LOPEZ, VLADIMIR LUIS) .

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido MECA LOPEZ, VLADIMIR LUIS.

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Objetivos del proyecto

El presente estudio tiene como objetivos principales analizar el efecto de la profundidad del canal serpentino en el ánodo sobre el rendimiento de celdas de electrólisis de metanol (MEC) y pilas de combustible de metanol directo (DMFC); diseñar y evaluar placas de ánodo con canales de 0.5 mm, 1.0 mm y 1.5 mm de profundidad en celdas individuales; comparar el comportamiento mediante curvas de polarización, densidad de potencia y cruce de metanol; determinar la profundidad óptima del canal para maximizar la eficiencia y minimizar el consumo energético en MEC y DMFC; y caracterizar cómo la producción de CO2 y el flujo bifásico afectan la reacción de oxidación del metanol en función de la profundidad del canal.
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Resultados más relevantes

El estudio analiza el impacto de la profundidad del canal serpenteante en el ánodo sobre el rendimiento de celdas de electrólisis de metanol (MEC) y pilas de combustible de metanol directo (DMFC). Los resultados principales son: (1) canales más superficiales mejoran la eficiencia de transferencia de masa, reduciendo el consumo energético en MEC a 40 mA·cm⁻² en un 4,2%, pero incrementan el cruce de metanol en un 30,3%; (2) una profundidad de 1,0 mm es óptima para MEC con área activa de 16 cm²; (3) para DMFC con igual área, 0,5 mm es la mejor profundidad, aumentando la densidad máxima de potencia en un 14,2%; (4) la mayor producción de CO₂ en MEC afecta el flujo bifásico del ánodo, limitando la reacción de oxidación en canales superficiales.
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Reconocimientos ligados al ítem

This work has been carried out thanks to the Project GreenH2CM funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033, by "NextGenerationEU/PRTR" and the Regional Government of Madrid and to the Grant PID2021-124263OB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by "ERDF a way of making Europe".
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