Modelització d'una pila de combustible tipus PEM mitjançant el Mètode dels Elements Finits
Tutor / Supervisor
Pons i Prats, Jordi
Student
Jarauta Arabí, Àlex
Document type
Master thesis (pre-Bologna period)
Date
2010
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
En aquest Projecte Final de Carrera es pretén modelar matemàticament una pila de
combustible per tal de predir el seu comportament mitjançant el Mètode dels Elements
Finits. Primerament es fa un estudi de l'estat de l'art de les piles de combustible on, entre
altres aspectes, es presenten les equacions generals que serveixen de base pel model
matemàtic en qüestió. Abans de presentar el model es fa un breu resum teòric del Mètode
dels Elements Finits i del programari emprat en la modelització, que és GiD i el seu mòdul
Tdyn.
Definides la teoria i les eines necessàries per a la modelització, es desenvolupa el model
matemàtic de les piles de combustible, considerant una sèrie de simplificacions degudament
justificades. Les variables que defineixen el problema són la pressió dels gasos reactius, la
fracció molar, la velocitat, els potencials elèctric i iònic, i les densitats de corrent elèctric i
iònic.
Els resultats obtinguts es comparen amb estudis anteriors similars al que s'ha dut a terme i
es comprova que hi ha una similitud raonable. A més, es fa un estudi fluidodinàmic de la
distribució del mòdul de la velocitat de l'hidrogen a l'ànode segons la velocitat d'entrada i la
mida de la pila. Si s'augmenta la velocitat d'entrada, el perfil de velocitats és més homogeni
al llarg de la pila, que és el què es vol aconseguir. Tot i així, augmentar la velocitat del gas
reactiu empitjora el rendiment de la pila. De manera alternativa, si es redueix la mida de la
pila a la meitat el perfil de velocitats també s'homogeneïtza de forma notable sense reduir el
rendiment.
Participating teacher
- Pons i Prats, Jordi