مدلسازی دینامیکی یک سیستم پیل سوختی پلیمری با قدرت 50 کیلووات برای کاربرد در حمل و نقل

در این پایان نامه مدل سازی دینامیکی یک سیستم پیل سوختی پلیمری برای کاربرد در حمل و نقل در محیط سیمولینک متلب انجام شده است. برای این منظور از روش حجم کنترل متناهی استفاده می کنیم و پیل سوختی را به سه حجم کنترل کانال آند، کانال کاتد و بدنه پیل تقسیم بندی کرده و برای هر حجم کنترل معادلات بقای جرم و بقای انرژی را با معادلات الکتروشیمیایی حاکم بر پیل سوختی ترکیب کرده تا تغییرات زمانی دما، فشار، میزان مصرف واکنش گرها، ولتاژ خروجی پیل سوختی و قدرت ناخالص خروجی توده پیل سوختی بدست آید. مدلسازی شامل دو بخش می باشد که در بخش اول گازهای ورودی به سیستم بدون رطوبت و در بخش دوم گازهای ورودی با رطوبت نسبی-های مختلف به سیستم وارد می شوند. به منظور بررسی پاسخ دینامیکی سیستم به تغییرات سریع جریان، جریان الکتریکی متغیر را بصورت پله ای به سیستم وارد کرده و اثر این تغییر بر ولتاژ خروجی، میزان مصرف واکنش گرها، دما و فشار بدست آمده است. نتایج بخش اول نشان می دهد که پاسخ سیستم به تغییرات جریان الکتریکی با تأخیر زمانی همراه است و هرچه مقدار جریان الکتریکی بیشتر باشد دمای بدنه پیل سوختی، میزان مصرف واکنش گرها و میزان گازهای ورودی به کانال های آند و کاتد افزایش می یابد. دمای کانال های آند، کاتد و بدنه پیل سوختی(سطح خارجی) با همدیگر متفاوتند در حالیکه در بسیاری از مقالات این مقادیر یکسان در نظر گرفته می شوند. نتایج قسمت دوم نشان می-دهد با افزایش رطوبت نسبی گازهای ورودی افت ولتاژ اهمی کاهش یافته و باعث افزایش ولتاژ خروجی از سیستم و کاهش دمای بدنه پیل سوختی می شود.