Αξιοποίηση Κυψελών Καυσίμου Υδρογόνου σε Μέσα Ηλεκτροκίνησης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελείται με τη μελέτη, ανάλυση και προσομοίωση της τεχνολογίας των κυψελών καυσίμου υδρογόνου (Fuel Cells), με έμφαση στις κυψέλες τύπου PEMFC, και την εφαρμογή τους σε συστήματα ηλεκτροκίνησης μικρής κλίμακας. Στα πρώτα κεφάλαια παρουσιάζεται αναλυτικά η αρχή λειτουργίας, η κατηγοριοποίηση και τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά των διαφόρων τύπων κυψελών καυσίμου, καθώς και η χρήση τους ως πηγή ενέργειας σε συνδυασμό με ηλεκτροκινητήρες και μπαταρίες. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον ρόλο του υδρογόνου ως καύσιμο, στα πλεονεκτήματα και τις προκλήσεις που σχετίζονται με την αξιοποίησή του, και στη διαστασιολόγηση των βασικών υποσυστημάτων που απαιτούνται για ένα πλήρες ενεργειακό σύστημα. Στη συνέχεια, αναλύεται θεωρητικά και προσομοιώνεται ένα υβριδικό ενεργειακό σύστημα, το οποίο αποτελείται από κυψέλη καυσίμου PEM, μπαταρία και ηλεκτροκινητήρα. Η προσομοίωση πραγματοποιήθηκε στο περιβάλλον του MATLAB/Simulink και περιλαμβάνει τον έλεγχο φόρτισης της μπαταρίας, την παρακολούθηση της κατανάλωσης υδρογόνου , καθώς και την απόκριση του συστήματος σε δυναμικές συνθήκες λειτουργίας. Τέλος, προτείνονται μελλοντικές επεκτάσεις με σκοπό την πειραματική υλοποίηση του συστήματος σε εργαστηριακό περιβάλλον και την ενσωμάτωση τεχνικών βελτιστοποίησης και ανάκτησης ενέργειας. Λέξεις-κλειδιά: Κυψέλες Καυσίμου, PEMFC, Ηλεκτροκίνηση, Υβριδικά Ενεργειακά Συστήματα, Simulink.