Ανάλυση λειτουργίας και ανάπτυξη δυναμικού μοντέλου προσομοίωσης κυψελών καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC)

Αβραμιώτης - Φαληρέας, Νικόλαος - Ιάσων; Anramiotis - Falireas, Nikolaos - Iason

dc.contributor.author	Αβραμιώτης - Φαληρέας, Νικόλαος - Ιάσων
dc.contributor.author	Anramiotis - Falireas, Nikolaos - Iason
dc.date.accessioned	2025-03-27T09:26:16Z
dc.date.available	2025-03-27T09:26:16Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61503
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29199
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	μεταβατική συμπεριφορά	el
dc.subject	δυναμική προσομοίωση	el
dc.subject	ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα	el
dc.subject	μεθοδολογία μοντελοποίησης	el
dc.subject	Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)	en
dc.subject	dynamic model	en
dc.subject	transient response	en
dc.subject	simulation	en
dc.subject	lumped parameter electric equivalent circuit	en
dc.title	Ανάλυση λειτουργίας και ανάπτυξη δυναμικού μοντέλου προσομοίωσης κυψελών καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC)	el
dc.contributor.department	Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Κυψέλη καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC)	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2010-09-01
heal.abstract	Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν οι κυψέλες καυσίμου ως εναλλακτική διάταξη για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκε η κυψέλη καυσίμου τύπου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων, εξετάστηκαν οι θερμοδυναμικοί νόμοι που διέπουν τη λειτουργία της, καθώς επίσης και οι μηχανισμοί που προκαλούν μεταβολές στην τερματική τάση της. Επιπλέον πραγματοποιήθηκε ανασκόπηση των κυριότερων ισοδύναμων ηλεκτρικών μοντέλων που αναφέρονται στη διεθνή βιβλιογραφία, τα οποία επιτρέπουν να αναπαρασταθεί η δυναμική συμπεριφορά της κυψέλης. Στη συνέχεια προσδιορίστηκαν οι εξισώσεις που αναπαριστούν τους θερμοδυναμικούς νόμους και τους μηχανισμούς πτώσης τάσης και οι οποίες επιτρέπουν να υπολογισθεί η τάση εξόδου της κυψέλης σε συνάρτηση με το φορτίο της. Αυτές ενσωματώνονται στο ισοδύναμο ηλεκτρικό μοντέλο που έχει προταθεί από τους Larminie – Dicks προκειμένου να αναπτυχθεί ένα νέο δυναμικό μοντέλο της κυψέλης καυσίμου. Για την πειραματική επιβεβαίωση του μοντέλου πραγματοποιήθηκαν δοκιμές στο εργαστήριο τόσο σε μόνιμη κατάσταση λειτουργίας όσο και σε δυναμικές μεταβολές σε μια συστοιχία κυψελών καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων ισχύος 500W η οποία χρησιμοποιήθηκε στη διάταξη ηλεκτρικής κίνησης του πρότυπου ερευνητικού οχήματος «Προμηθέας» που αναπτύχθηκε από την αντίστοιχη ομάδα του Εργαστηρίου Ηλεκτρικών Μηχανών και Ηλεκτρονικών ισχύος του ΕΜΠ. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μεταβατικές δοκιμές σε μια συστοιχία κυψελών καυσίμου 5kW, η οποία βρίσκεται στο τμήμα τεχνολογιών ΑΠΕ και Υδρογόνου του Κ.Α.Π.Ε. Από τη σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης επιβεβαιώθηκε η ακρίβεια του μοντέλου.	el
heal.abstract	The purpose of this thesis is the study of Fuel Cells as alternative electric energy production devices. The analysis focuses on a special type of fuel cell, the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). The thermodynamic phenomena, which are taking place during the fuel cell’s operation and the mechanisms of voltage drop are explained and analyzed in depth. In addition, a review of the main equivalent circuit models, found in the literature, enabling to model the dynamic response of the fuel cell, has been undertaken. Furthermore, the equations representing the thermodynamic laws and describing the respective voltage drop are formulated, in order to evaluate the terminal voltage of the cell under variable operating conditions. These equations, integrated into a Larminie – Dicks topology lumped parameter equivalent circuit, have been implemented in order to develop the proposed dynamic model. The dynamic model introduced has been validated by experimental results on a fuel cell stack of 500W implemented in the electrical drive supply of the research prototype vehicle “Prometheus”, developed by the respective group of the Laboratory of Electrical Machines and Power Electronics of NTUA and also on a fuel cell stack 5kW, which is at the Centre or Renewable Energy Sources and Saving (CRES). Experimental investigations of the model precision have been undertaken under both steady-state operation and transient behavior of the stack.	en
heal.sponsor	ΕΜΠ	el
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος
heal.committeeMemberName	Μανιάς, Στέφανος
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	151 σ.
heal.fullTextAvailability	false