Συντάχθηκε 15-02-2024 13:27
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 19/02/2024 10:15
Λήξη: 19/02/2024 11:15
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ
Ονοματεπώνυμο: Θωμάς Κοντογιάννης
Αριθμός Μητρώου: 2018010085
Θέμα:
Τίτλος στα Ελληνικά: Μοντελοποίηση και προσομοίωση κυψέλης καυσίμου τύπου PEM
Τίτλος στα Αγγλικά: Modeling and simulation of a PEM fuel cell
Εξεταστική Επιτροπή:
Επιβλέπων: Ιψάκης Δημήτρης, Επίκουρος Καθηγητής
Πρώτο Μέλος: Δοϊτσίδης Ελευθέριος, Επίκουρος Καθηγητής
Δεύτερο Μέλος: Πιπερίδης Σάββας, ΕΔΙΠ
Περίληψη:
Η παρούσα Διπλωματική Εργασία έχει ως κύριο στόχο την μαθηματική μοντελοποίηση και γραμμικοποίηση ενός συστήματος κυψέλης καυσίμου τύπου PEM με τη χρήση του προγραμματιστικού περιβάλλοντος MATLAB.
Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά οι βασικές αρχές που απαρτίζουν την δομή και τον τρόπο λειτουργίας των κυψελών καυσίμου. Ακολουθεί περαιτέρω ανάλυση της κυψέλης καυσίμου τύπου πολυμερικής μεμβράνης ανταλλαγής ιόντων (PEM) καθώς και των πλεονεκτημάτων που διέπουν αυτό το είδος τεχνολογίας. Επιπρόσθετα, αναλύονται τα βασικά χαρακτηριστικά λειτουργίας, όπως η απόδοση ενός συστήματος κυψέλης καυσίμου, η χαρακτηριστική σχέση V-I, ο καθορισμός του ρεύματος λειτουργίας αλλά και η αποδιδόμενη ισχύς.
Το δεύτερο κεφάλαιο πραγματεύεται με την μαθηματική μοντελοποίηση του συστήματος της κυψέλης. Αρχικά αναλύεται το μη-γραμμικό μοντέλο που εκφράζει την δυναμική λειτουργία της ηλεκτροχημικής διάταξης και στη συνέχεια αναπτύσσονται τα μαθηματικά μοντέλα του γραμμικού και του μοντέλου χώρου - κατάστασης.
Στο τρίτο κεφάλαιο πραγματοποιείται η παρουσίαση των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων για το κάθε μοντέλο σε αρχικές συνθήκες λειτουργίας και συνάγονται συμπεράσματα σχετικά με την απόκριση του καθενός καθώς και των σχετικών ομοιοτήτων που εμφανίζουν.
Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο μεταβάλλονται οι παράμετροι της εισροής του υδρογόνου και της ροής του ψυκτικού μέσου κατά +/-30%, σε καθένα από τα τρία μοντέλα, ώστε να διερευνηθούν οι ομοιότητες καθώς και τυχόν διαφορές που ενδέχεται να εμφανιστούν μεταξύ τους. Λαμβάνουν χώρα τέσσερις δοκιμές, μία για κάθε μεταβολή, των οποίων τα αποτελέσματα είναι χαρακτηριστικές γραφικές που συγκρίνονται μεταξύ τους. Οι μεταβλητές των διαγραμμάτων που συγκρίνονται είναι οι Tout, Tcool, Ifc, Pfc και Fout,H2 .
Περίληψη (Αγγλικά):
The main objective of this Diploma Thesis is the mathematical modeling and linearization of a PEM fuel cell system using the MATLAB programming environment.
In the first chapter, the basic principles that make up the structure and operation of fuel cells are described in detail. The following is further analysis of the polymer ion exchange membrane (PEM) fuel cell as well as the advantages underlying this type of technology. In addition, the basic operating characteristics are analyzed, such as the performance of a fuel cell system, the characteristic V-I relationship, the determination of the operating current and the delivered power.
The second chapter deals with the mathematical modeling of the cell system. First, the non-linear model that expresses the dynamic operation of the electrochemical device is analyzed and then the mathematical models of the linear and the state-space model are developed.
In the third chapter, the results of the simulations are presented for each model in initial operating conditions and conclusions are drawn regarding the response of each one as well as the relative similarities they display.
In the fourth and final chapter, the hydrogen inflow and refrigerant flow parameters are varied by +/-30% in each of the three models to explore the similarities as well as any differences that may appear between them. Four tests take place, one for each change, the results of which are characteristic graphs that are compared with each other. The chart variables compared are Tout, Tcool, Ifc, Pfc and Fout,H2 .
Ημ/νία εξέτασης: 19-02-2024
Ώρα: 10:15
Χώρος εξέτασης:
Η παρουσίαση θα γίνει με τηλεδιάσκεψη: https://tuc-gr.zoom.us/j/91520877586?pwd=d3I2QjIraWN2UDVkNkN4aElFd0puQT09
