Αναλυση Λειτουργιας Κυψελων Καυσιμου Και Μοντελοποιηση Για Στατικες Εφαρμογες

Abstract

Μια σημαντική εφαρμογή των συστημάτων κυψελών καυσίμου είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για στατικές εφαρμογές με αποκεντρωμένο τρόπο. Σε αυτές τις εφαρμογές είναι επίσης δυνατόν να χρησιμοποιήσει κάποια από την απορριπτόμενη θερμότητα από το σύστημα κυψελών καυσίμου για συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού.Στην πάρουσα διπλωματική, πρώτα παρουσιάζουμε μία επισκόπηση στην σημερινή κατάσταση στον κλάδο της ενέργειας που όσο και περισσότερο ψάχνει νεές τεχνολογίας για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας με ένα οικονομικό και αποδοτικό τρόπο δείχνοντας την κυψέλη καυσίμου ως μία εναλλακτική πηγή ενέργειας.Εν συνέχεια, εκθέτει μία σύντομη ιστορική αναδρομή ξεκινώντας από τον μοντέλο του Willian Groove από το 1839 μέχρι τις πρόσφετες εφαρμογές. Παρουσιάζουμε την αρχή λειτουργίας μίας απλής κυψέλης καυσίμου, τα κατασκευαστικά στοιχεία , τα μέρη συστήματος και εφαρμογές της κυψέλης καυσίμου.Ακολούθως, αναφέρουμε συγκεκριμένα όλους τους τύπους κυψέλων καυσίμου όπως και η αλκαλική κυψέλη καυσίμου (AFC), κυψελή καυσίμου πολυμερών ηλεκτρολυτών (PEMFC), κυψέλη καυσίμου άμεση μεθανόλης (DMFC), κυψελη καυσιμου τηγματος ανθρακικων αλατων (MCFC), κυψελή καυσίμου φωσφορικού οξέος (PAFC), καθώς και κυψελή καυσίμου στερεών οξειδίων (SOFC).Στο κεφάλαιο 4, παρουσιάζουμε την χρήση κυψέλης καυσίμου για στατικές εφαρμογές, πιο συγκεκριμένα την χρήση για κατανεμημένη παραγωγή και για συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας.Στο κεφάλαιο 5, δίνονται μαθηματικό μοντέλο για μία κυψέλη καυσίμου το οποίο χρησιμοποιήσαμε για να προσωμοιώνουμε την λειτουργία και να αναλύουμε την συμπεριφορά για στατικές εφαρμογές. Επίσης, παρουσιάζεται ένα μπλοκ διάγραμμα στην πλαταφόρμα SIMULINK/MATLAB.