مطالعه و مقایسة رویکردهای مدلسازی سیستم‌های پیل سوختی پلیمری در خودرو

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دفتر مهندسی و نظارت ناوگان، راه آهن جمهوری اسلامی ایران، تهران

2 استادیار و عضو هیئت علمی دانشگاه بیرجند، بیرجند

3 کارشناس ارشد، اداره کل راه آهن آذربایجان، راه آهن جمهوری اسلامی ایران، تبریز

چکیده

مدلسازی نقش مهمی در توسعة پیل سوختی و شناخت پارامترهای مؤثر بر عملکرد سیستم‌های پیل سوختی به‌کار رفته در خودرو دارد. قبل از انتخاب یک مدل پیل سوختی، آشنایی با خصوصیات کلی سیستم و احتیاجات آن ضروری است و این نخستین شرط در مدلسازی می­باشد. مدل­ها را از لحاظ دیدگاه می­توان به‌صورت تجربی، نیمه­تجربی، نظری و از لحاظ حالت به‌صورت استاتیکی و دینامیکی تقسیم­بندی کرد. هدف این مقاله بررسی و مقایسة دو نوع مدلسازی استاتیکی و دینامیکی صورت‌گرفته روی یک سیستم پیل سوختی پلیمری برای کاربرد در خودرو می­باشد. نتایج نشان می­دهد که پاسخ سیستم به تغییرات جریان الکتریکی در حالت دینامیکی نسبت به حالت استاتیکی با تأخیر زمانی همراه است و هرچه مقدار جریان الکتریکی بیشتر باشد، دمای بدنة پیل سوختی، میزان مصرف واکنش­گرها و گازهای ورودی به کانال­های آند و کاتد افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


A. Boudghene Stambouli, E. Traversa, Fuel Cells, an alternative to standard sources of energy, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 6, pp. 297-306, 2002.

[2] M. Ehsani, Y. Gao, S. E. Gay, A. Emadi, Modern Electric, Hybrid Electrin and Fuell Cell Vehicles Fundamentals: Theory & Design, CRC Press, 2005.

[3] J. Wishart, Z. Dong, M. Secanell, Optimization of a PEM fuel cell system based on empirical data and a generalized electrochemical semi-emprical model, Journal of Power Sources, Vol. 116, pp. 1041-1055, 2006.

[4] H. Hassanzadeh, H. Jafari, Modeling and optimization of fuel cell vehicle driver system with power of 50kW, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 3, pp. 141-152, 2016 (in Persian فارسی).

[5] J. T. Purkushpan, H. Peng, A. G. Stefanopoulou, Simulation and analysis of transient fuel cell system performance based on dynamic reactant flow model, 2002 ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition November 17-22, New ORLEANS, Louisana, USA, 2002.

[6] P. Thomas, Simulation of Industrial Processes for Control Engineer, London, Butterworth Heinemann, 1999.

[7] X. Xue, J. Tang, A. Smirnova, R. England, Nigel Sammes, System level lumped-parameter dynamic modeling of PEM fuel cell, Journal of Power Sources, Vol. 133, pp. 188-204, 2004.

[8] P. R. Pathapati, X. Xue, J. Tang, A new dynamic model of predicting transient phenomena in a PEM fuel cell system, Renewable Energy, Vol. 30, pp. 1-22, 2005.

[9] C. Ziegler, S. Philipps, J. Niemeyer, J. O. Schumacher, A new dynamic model of predicting transient phenomena in a PEM fuel cell system, Lucerne fuel cell Forum 2005, Lucerne, Switzerland, 4-8, July 2005.

[10] R. M. Moore, K. H. Hauer, D. Freidman, J. Cunningham, P. Badrinarayanan, S. Ramaswamy, A. Eggert, A dynamic simulation tool for hydrogen fuel cell vehicles, Journal of Power Sources, Vol. 141, pp. 272-285, 2005.

[11] T. M. Brown, J. Brouwer, G. S. Samuelsen, F. H. Holcomb, J. King, Dynamic first principles model of a complete reversible fuel cell system, Journal of Power Sources, Vol. 139 pp. 152-164, 2008.

[12] P. Corbo, F. Migliardini, O. Veneri, Dynamic behavior of hydrogen fuel cells for automotive application, Renewable Energy, Vol. 34, Issue8, pp. 1955-1961, August 2009.

[13] J. Larmine, Andrew Dicks, Fuel Cell System Explained, Second edition, John Wiely&Sons Ltd, 2003.