Στην παρούσα διπλωματική παρουσιάστηκαν όλα τα θεωρητικά και τεχνικά στοιχεία των κελιών καυσίμου. Επίσης, έγινε ανάλυση των διαθέσιμων τεχνολογιών των κελιών καυσίμου, καθώς και μια ιστορική αναδρομή. Τα κελιά καυσίμου και ειδικότερα το υδρογόνο σαν καύσιμο αναμένεται να διαδραματίσει τον σημαντικότερο ρόλο τις επόμενες δεκαετίες. Η τεχνολογία των κελιών καυσίμου συνεχώς βελτιώνεται. Τα κελιά καυσίμου βρίσκουν ολοένα και μεγαλύτερο εύρος εφαρμογών, καθώς είναι ιδιαίτερα φιλικά προς το περιβάλλον. Η αρχή λειτουργίας τους είναι από πολύ παλιά γνωστή, στους επιστημονικούς κύκλους. Το πρόβλημα ήταν ανέκαθεν η βελτιστοποίηση των συστημάτων, ώστε να γίνουν οικονομικότερα και πιο αποδοτικά. Η τεχνολογία της κυψέλης καυσίμου και της μετατροπής του υδρογόνου σε ηλεκτρικό ρεύμα είναι ακόμα σε πρώιμο στάδιο, και έχει αρκετά υψηλό κόστος, αλλά βελτιώνεται με ιδιαίτερα ταχείς ρυθμούς. Τα κελία καυσίμου στο παρελθόν αποτελούσαν λύσεις για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, σε πολύ εξειδικευμένες κατασκευές όπως είναι οι διαστημοσυσκευές. Στις προηγούμενες δεκαετίες η τεχνολογία των κελιών καυσίμου ήταν οικονομικά ασύμφορη και όχι και τόσο αποδοτική. Γίνεται ανάλυση των επιμέρους δυσκολιών για την βελτιστοποίηση των συστημάτων τεχνολογίας κελιών καυσίμου και οι τρόποι επίλυσης τους που έχουν προταθεί. Το θεωρητικό μέρος της διπλωματικής συμπληρώνεται από την πειραματική μελέτη, που πραγματοποιήθηκε σε μία εμπορική εφαρμογή. Επίσης, με την βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή έγιναν προσομοιώσεις όλων των θεωρητικών μοντέλων που έχουν προταθεί από διάφορους επιστήμονες, πρωτοπόρους στην τεχνολογία των κελιών καυσίμου. Η εμπορική εφαρμογή που χρησιμοποιήθηκε για την εξακρίβωση των θεωρητικών παρατηρήσεων, καλύπτει μόνο ένα μέρος της τεχνολογίας των κελιών καυσίμου, καθώς ήταν μια στοίβα κελιών καυσίμου τεχνολογίας PEM. Τα κελιά καυσίμου τεχνολογίας PEM είναι τα πιο απλά στην κατασκευή και την χρήση, και είναι μια εφαρμοσμένη τεχνολογία εδώ και δεκαετίες. Οι υπόλοιπες τεχνολογίες απαιτούν διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας και πολλές από αυτές βρίσκονται σε πειραματικό στάδιο. Τα κελία καυσίμου υψηλών θερμοκρασιών είναι ένα σημαντικό τεχνολογικό επίτευγμα που υπόσχεται πολλά. Η παρούσα διπλωματική αποτελεί ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για την κατανόηση της λειτουργίας ενός κελιού καυσίμου, καθώς και την κατανόηση των διαφόρων θερμοδυναμικών και ηλεκτροχημικών φαινομένων τα οποία συμβαίνουν μέσα στο κελί καυσίμου και είναι υπεύθυνα για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας. Εκθέτονται όλοι οι λόγοι που οδηγούν στην ανάγκη μοντελοποίησης της λειτουργίας των κελιών καυσίμου. Παρουσιάζονται όλα τα μοντέλα τα οποία έχουν προταθεί κατά καιρούς και βοηθούν στην βαθύτερη κατανόηση της λειτουργίας ενός κελιού καυσίμου. 4 Επίσης, γίνεται σύγκριση των υπαρχόντων μοντέλων με την βοήθεια πειραματικής διάταξης, όπου συγκρίνονται τα πειραματικά αποτελέσματα με τα θεωρητικά. Το καύσιμο του μέλλοντος είναι το υδρογόνο και αυτό δύσκολα μπορεί κανείς να το αμφισβητήσει. Υπάρχουν εδώ και μια δεκαετία εφαρμοσμένες λύσεις σε αυτόνομα και διασυνδεδεμένα συστήματα, τα οποία λειτουργούν εξ’ ολοκλήρου με κελιά καυσίμου. Η μελλοντική ανάπτυξη τέτοιων συστημάτων αναμένεται μεγάλη δεδομένου των ενεργειακών προβλημάτων που αντιμετωπίζει η παγκόσμια κοινότητα σήμερα. Πρόκειται για συστήματα τα οποία μπορούν να δώσουν ανεξαρτησία και φιλική προς το περιβάλλον ενέργεια. Οι εναλλακτικές μορφές ενέργειας αποτελούν σημαντική λύση στη δραματική μείωση των ορυκτών πόρων και πρέπει η έρευνα και η αγορά να στραφούν προς την εκμετάλλευσή τους. / This Essay presents all the theoretical and technical attributes of the Fuel Cell technology. There is a thorough analysis of the available fuel cell technologies and also a historic review. Fuel cells, and specially Hydrogen as fuel, will play a significant role during the next decades. This technology develops at an escalated rate. Fuel Cells have a wide range of applications, due to their environmental friendly operation. The working principal of fuel cells is known for many years, the problem is the efficiency improvement of these systems. The transformation of Hydrogen to electricity has a significant cost today, but is estimated to be decreased as the rate of fuel cell usage is increased. Global warming due to carbon dioxide emissions lead to the need of a more efficient and clean fuel. The high rate of development of Hydrogen fuel cell technology means that fuel cell systems will have many more applications than they had in the past. Fuel cell technology was only applied as a power source for very special applications such as space shuttles and generally space devices. The main difficulties for fuel cell operation optimization are discussed here, so as the ways to solve these problems. The theoretical part of this essay is completed with the experimental study made on a commercial application. Moreover, with computer aided simulations, all the theoretical data was compared with the experimental. Theoretical electrical models that had been proposed by many scientists are presented and the results were also compared to the experimental data. This comparison covers only a certain part of the fuel cell technology, that of low temperature proton exchange membrane fuel cells. PEM fuel cells are much easier to construct and operate. This technology is well known for many years, as it has been applied by NASA for over 50 years. The rest of fuel cell types require special working conditions and many of them are in an experimental stage. For example, the much promising technology of high temperature PEM fuel cells. This essay is of great importance for scientist to understand the working principals of fuel cells and the various thermodynamic and electrochemical phenomena taking place inside the fuel cell. These phenomena are responsible for the production of the electrical energy. The need for theoretical modelling of fuel cells is also discussed and analysed. A review of the proposed pem fuel cell models is also made. The fuel of the future is definitely hydrogen and that’s a fact not easily questioned. The future development of hydrogen fuel cell systems for autonomous and interconnected electric power production is expected very high. These systems can produce clean and environmentally friendly energy. Renewable power sources are the most important solution to the global warming problem.

Στην παρούσα εργασία μελετάται η λειτουργία και η προστασία υβριδικών συστημάτων αποτελούμενων από φωτοβολταϊκά στοιχεία και κυψέλες υδρογόνου. Τέτοιου είδους υβριδικά συστήματα περιλαμβάνουν δύο πηγές ενέργειας με σκοπό να επιτυγχάνεται σταθερή παραγωγή ισχύος και κατά τη διάρκεια της νύχτας, όταν η ηλιακή ενέργεια δεν είναι διαθέσιμη. Η ισορροπία αυτή διατηρείται μέσω της χρήσης κυψελών καυσίμου. Στο πρώτο κεφάλαιο δίνονται γενικές πληροφορίες για τα φ/β συστήματα. Ξεκινώντας από την ηλιακή ακτινοβολία και την ελάχιστη μονάδα κάθε φ/β συστήματος, το φ/β στοιχείο ή κύτταρο επεξηγούνται τα χαρακτηριστικά κι οι κατηγορίες των φ/β συστημάτων. Εν συνεχεία, περιγράφεται ο μηχανισμός δημιουργίας του φ/β φαινομένου και τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φ/β συστημάτων. Ακολουθεί μια συνοπτική παρουσίαση των διάφορων τεχνολογιών φ/β πλαισίων, καθώς και της απόδοσης αυτών και των παραγόντων που την επηρεάζουν. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με αναφορά στα υπόλοιπα μέρη ενός φ/β συστήματος, όπως ο αντιστροφέας, οι μπαταρίες και λοιπά βοηθητικά συστήματα. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται στο υδρογόνο και την μετατροπή αυτού σε ηλεκτρισμό ή θερμότητα μέσω κυψελών καυσίμου. Στην αρχή, δίνονται γενικά στοιχεία για το υδρογόνο, τις ιδιότητές του, τις μεθόδους παρασκευής και αποθήκευσης αυτού κι ακόμη στοιχεία για το υδρογόνο ως καύσιμο. Κατόπιν, παρουσιάζονται οι βασικές αρχές λειτουργίας και οι κύριοι τύποι κελιών καυσίμου, ενώ γίνεται προσπάθεια θεωρητικής και πρακτικής προσέγγισης της απόδοσης και της μέγιστης τάσης αυτών. Τέλος, το κεφάλαιο συμπληρώνουν σκέψεις για το υδρογόνο ως μελλοντικό φορέα ενέργειας και την οικονομία του υδρογόνου. Στο τρίτο κεφάλαιο εξηγείται η έννοια του υβριδικού συστήματος, καθώς και πλεονεκτήματα των υβριδικών συστημάτων φ/β με κυψέλες υδρογόνου. Ακολούθως, αναλύεται ο καταμερισμός φορτίου σε υβριδικό σύστημα φ/β με κυψέλες υδρογόνου, όπως κι η περιγραφή κι η λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος. Στην τελευταία ενότητα αναζητείται η βέλτιστη διασύνδεση φ/β συστοιχιών και PEM ηλεκτρολυτών σε υβριδικά συστήματα κατάλληλα για την τροφοδότηση απομακρυσμένων περιοχών για την επίτευξη μέγιστης μεταφοράς ισχύος, αλλά και χαμηλότερου ανά μονάδα κόστους. Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο, ακολουθoύνται οι κανόνες της διεθνούς εμπειρίας και οι ισχύοντες κανονισμοί για την προστασία υβριδικού συστήματος φ/β στοιχείων με κυψέλες υδρογόνου. Μελετάται η περίπτωση βραχυκυκλώματος και προτείνονται μέτρα που πρέπει να ληφθούν μέσω της καλωδίωσης, διακοπτών προστασίας αγωγών, διόδων κι ασφαλειών. Γίνεται σύγκριση των I – V χαρακτηριστικών καμπυλών σε κανονικές συνθήκες και σε συνθήκες σκίασης και σφάλματος. Έπεται η αντικεραυνική προστασία διαμέσου εξωτερικού ΣΑΠ, ισοδυναμικών συνδέσεων κι απαγωγών κρουστικών υπερτάσεων. Η εργασία ολοκληρώνεται με αναφορά στην επικινδυνότητα εγκαταστάσεων υδρογόνου, τους κινδύνους και τα σενάρια ατυχημάτων. Το κεφάλαιο καταλήγει με τρόπους περιορισμού αυτών των επικίνδυνων καταστάσεων και τους κανόνες ασφαλείας που έχουν θεσπιστεί για το υδρογόνο. / This essay examines hybrid systems’ operation and protection consisted of photovoltaic and fuel cells. Such hybrid systems include two energy sources in order to maintain a consistent level in power production even during the night, when solar radiation is not available. The use of fuel cells ensures this equilibrium. In the first chapter a piece of general information about pv systems is given. Firstly, explaining meanings like solar radiation and pv cell, pv systems are classified. Subsequently, the mechanism of pv phenomenon and the pv systems’ electrical characteristics are described. A concise presentation of pv modules’ technology and efficiency follows. The chapter concludes with regard to rest parts of pv systems, such as inverter, batteries and auxiliary systems. The second chapter refers to hydrogen and its conversion into electricity or heat via fuel cells. Firstly, a piece of general data about hydrogen and its properties, conoction and storage methods is given. Furthermore, the fuel cell’s fundamental principles and basic types are presented, whilst a theoretical and a practical approach of fuel cell’s efficiency and maximum voltage follows. Some thoughts about the future hydrogen economy end this chapter. In the third chapter the meaning of hybrid system, as well the advantages of pv-hydrogen systems are explained. Subsequently, load sharing in a hybrid pv-fc system as well as the description and the operation of such a system are analysed. In the last unit the optimal coupling of pv arrays to PEM electrolysers in solar-hydrogen systems for remote area power supply is searching out. In the last chapter, according to international codes, protection of solar-hydrogen system is analysed. The case of a short-circuit is examined and measures must be taken via wiring, circuit breakers, diodes and fuses. Then,I –V characteristics at normal conditions are compared with characteristics recorded under partial shadowing or failure. In addition, lightning protection via LSP and SPDs is described. The essay concludes with regard to hydrogen installations’ dangers and possible accidents. Some implemented measures and safety rules end this unit.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας στο πρώτο μέρος της, είναι η διεξαγωγή και επεξεργασία μετρήσεων με στόχο τη μελέτη των κυψέλων υδρογόνου και την επίδραση της θερμοκρασίας στην απόδοσή τους. Στο δεύτερο μέρος, θα μελετηθεί η ανάπτυξη αυτόνομων υβριδικών συστημάτων παραγωγής ενέργειας για την τροφοδότηση δύο περιοχών, με σκοπό την ανεύρεση του πιο συμφέροντος συνδυασμού ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια θεωρητική αναφορά στις κυψέλες υδρογόνου. Περιγράφονται συνοπτικά η δομή, οι κατηγορίες, τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα μιας κυψέλης καυσίμου. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφονται τα μηχανήματα και ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιήθηκαν οι μετρήσεις στις διάφορες συνθήκες. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι μετρήσεις με στόχο την σύγκριση των αποδόσεων σε διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας στη κυψέλη. Παρουσιάζεται επίσης η κατανάλωση καυσίμου, η θερμοκρασία και πίεση των φιαλών και η θερμοκρασία της κυψέλης με τη πάροδο του χρόνου. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται εκτεταμένη περιγραφή του προγράμματος HOMER, το οπoίο εκτελεί προσομοιώσεις υβριδικών συστημάτων παρουσιάζοντας το βέλτιστο συνδυασμό τους τεχνοοικονομικά. Στο Κεφάλαιο 5 αφού γίνεται μια αρχική αναφορά στις δύο περιοχές όπου πραγματοποιείται η μελέτη καθώς και η ενεργειακή κατανάλωση των κατοίκων, έπειτα καταγράφονται τα τεχνολoγικά στοχεία των εξαρτημάτων που χρησιμοποιήθηκαν. Ακολουθεί η εκτεταμένη περιγραφή του κάθε υβριδικού συστήματος με σχηματικές απεικονίσεις και ερμηνεία των διαγραμμάτων που προκύπτουν από τη προσομοίωση. Στο Κεφάλαιο 6 πραγματοποιείται σύγκριση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τα δύο μέρη της διπλωματικής. Από το πρώτο μέρος συμπεραίνουμε ότι η επίδραση της θερμοκρασίας είναι καταλυτική τόσο στη λειτουργία όσο και στη απόδοση του συστήματος. Στο δεύτερο μέρος, επιβεβαιώθηκε ότι οι τιμές των συστημάτων που χρησιμοποιούν ΑΠΕ είναι ακόμα αρκετά υψηλές. Ιδίως οι τιμές κελιών καυσίμου και γενικότερα τις τεχνολογίας του Η2 είναι ακόμα σε αρχικά στάδια χρήσης της όποτε και είναι λογικό μέχρι να βγει σε ευρεία παραγωγή στην ελεύθερη αγορά να είναι αρκετά δαπανηρή. Οι προβλέψεις των επιστημόνων είναι αρκετά ευοίωνες για το μέλλον τόσο στην ευρύτερη χρήση των ΑΠΕ που υπάρχουν άφθονες στην καθημερινότητα μας όσο και για την μείωση του κόστους τους. Τέλος, το συμπέρασμα που προκύπτει από τη παρούσα διπλωματική είναι ότι το μέλλον θα ανήκει στην τεχνολογία του υδρογόνου, αφού ξεπεραστούν βέβαια πρώτα κάποια εμπόδια οικονομικής φύσεως. / The aim of the following essay in the first part, is the conduct and elaboration of measurements aiming at the study of fuel cell and the impact of temperature on its efficiency. In the second part, it will be examined how an hybrid system with renewable energy sources can meet the electric load demands of two areas. In Chapter 1 there is a theoretical report in fuel cell technology. The structure, the operation, the types, the advantages and disadvantages of fuel cell are briefly described. In Chapter 2 experimental apparatus and the way measurements were conducted in different conditions are described. In Chapter 3 the presented measurements aim at the comparison of the efficiency of fuel cell in different temperature conditions. Furthermore, while time goes by, fuel consumption, temperature and pressure of hydrogen storage canisters are examined. In Chapter 4 the Micro Power Optimization Model HOMER is described extensively. Different hybrid systems are simulated in this program in order to find the most economical solution for our areas. In Chapter 5 is given the location of the study as well as the load going to be covered by the hybrid system. Moreover, a description of technological elements is reported too. Extensive description of each hybrid system with schematic depictions and interpretation of curves that result from the simulation follows. Finally, in Chapter 6 all the results are compared together. It is easily conceivable that temperature plays a significant role in operation and efficiency of our system. In the second part, it is obvious that hybrid systems are still costly enough. Scientists try to work on it, in order to make them affordable and exploit renewable sources to the full. Taking everything into consideration, the conclusion that derives is that the future belongs to the technology of hydrogen.

Στην εργασία αυτή προτείνεται η δημιουργία ενός κατάλληλου περιβάλλοντος ανάλυσης για Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας. Για την αποτελεσματική του λειτουργία είναι απαραίτητη η συλλογή, αποθήκευση, διαχείριση, επεξεργασία, ανάλυση και παρουσίαση όλων των δεδομένων που σχετίζονται με την ανάλυση του δικτύου όταν σε αυτό συνδέονται παραγωγές από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας. Επιλέχθηκε η χρήση των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (GIS) λόγω των πλεονεκτημάτων που παρουσιάζουν ως προς την αποθήκευση της πληροφορίας. Τα GIS ταξινομούν τα δεδομένα σε επίπεδα (layers). Κάθε επίπεδο περιλαμβάνει μια συγκεκριμένη πληροφορία (για παράδειγμα το ηλεκτρικό δίκτυο, γεωγραφικά δεδομένα, αιολικό δυναμικό, φωτοβολταϊκό δυναμικό, υδάτινο δυναμικό). Η υπέρθεση όλων των επιπέδων οδηγεί στη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος εξομοίωσης. Στη συνέχεια η πληροφορία αντλείται αυτόματα και αποστέλλεται σε κατάλληλο πρόγραμμα ανάλυσης δικτύων ισχύος. Στη συγκεκριμένη περίπτωση έχει επιλεγεί για την ανάλυση το πρόγραμμα ATP-EMTP. Η προτεινόμενη τεχνική είναι χρήσιμη για την ανάλυση δικτύων με τοπικές παραγωγές από ΑΠΕ (κατανεμημένη παραγωγή) όπου η μετατροπή του κλασσικού παθητικού δικτύου σε ενεργητικό αναδεικνύει διάφορα λειτουργικά-τεχνικά προβλήματα καθώς και προβλήματα σχεδιασμού. Τα προβλήματα αυτά κυρίως σχετίζονται με θέματα λειτουργίας του συστήματος όπου διαπιστώνεται ότι η διείσδυση της κατανεμημένης παραγωγής επιφέρει τις σημαντικότερες αλλαγές στις πρακτικές που χρησιμοποιούνται. Η διείσδυση της κατανεμημένης παραγωγής αυξάνει την ισχύ βραχυκύκλωσης, άρα και το ρεύμα βραχυκύκλωσης, απαιτώντας ιδιαίτερα μέτρα. Επιπλέον, με τη διείσδυση της κατανεμημένης παραγωγής και την αυξημένη πολυπλοκότητα που αυτή συνεπάγεται, αναδεικνύονται προβλήματα συντονισμού των μέσων προστασίας, αλλά και προβλήματα προστασίας των ίδιων τον μονάδων κατανεμημένης παραγωγής κατά τη σύνδεση και τη λειτουργία τους στο δίκτυο, όπως επίσης και του υπάρχοντος δικτύου με τον εξοπλισμό του. Για την εξομοίωση και ιδιαίτερα για τη μελέτη των μεταβατικών φαινόμενων σε δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας με κατανεμημένη παραγωγή είναι απαραίτητη η ύπαρξη απλών μοντέλων που είναι ικανά να τα εξομοιώσουν με επάρκεια. Η ως τώρα ερευνητική δραστηριότητα σε δυναμικά μοντέλα εστιάζεται κυρίως στις ασύγχρονες και σύγχρονες μηχανές που συμβάλουν καθοριστικά στη λειτουργία του συστήματος (εφαρμόζονται σε ανεμογεννήτριες, υδροηλεκτρικά και σε μονάδες συμπαραγωγής ηλεκτρισμού-θερμότητας). Επίσης έχουν αναπτυχθεί μοντέλα για φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις ενώ υπάρχει έλλειμμα στη κυκλωματική μοντελοποίηση μονάδων παραγωγής με κυψέλες υδρογόνου. Κατόπιν τούτου και στα πλαίσια της εργασίας αναδείχτηκε η ανάγκη για ένα νέο κυκλωματικό μοντέλο κυψελίδων υδρογόνου για χρήση στην ανάλυση ηλεκτρικών δικτύων κυρίως σε επίπεδο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας το οποίο και αναπτύχθηκε. Στόχος ήταν να σχηματιστεί ένα απλουστευμένο αλλά ακριβές ηλεκτρικό ισοδύναμο που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξομοιώσεις απότομης μεταβολής του φορτίου. Για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων του μοντέλου πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με τη χρήση εργαστηριακής συσκευής κυψελών υδρογόνου ισχύος 1,2 kW. / An ad-hoc environment for electric system analysis is presented in this dissertation. This environment is capable to calculate the steady and dynamic behavior of the electric grid. In order this system to operate adequately the collection, store, compilation, analysis, and presentation of all the data needed is essential. Consequently the use of Geographic Information System (GIS) is proposed, mainly due to their readiness of data store. GIS are classifying the data in layers. Every layer includes a package of information (exempli gratia the electric grid, geographic data, photovoltaic potential wind potential). The anteposition of a group layer creates the complete simulation system. After this, the information needed is dispatched to an appropriate for electric grid simulation program. This program is ATP-EMTP which is able to give reliable results and it is an open source program. The suggested technique could be used for grid analysis with renewable energy generations (distributed generations) where the old designed passive electric grid brings out several questions. These questions are related with grid stability issues where the penetration of distributed generation causes important changes to design procedures used. The distributed generation increases short circuit power at the grid. This creates an increase to short circuit currents and requires additional protection measures. Also protection selectivity issues are created. To simulate adequately the electric grid and especially its dynamic behavior the use of appropriate circuit models is essential. Until now the scientific community created efficient circuit models mainly for asynchronous and synchronous generators. Also models are developed for photovoltaic plants but not for fuel cells. A simple and novel dynamic circuit model for a proton exchange membrane (PEM) fuel cell suitable for the analysis and design of power systems is also presented in this dissertation. To evaluate the effectiveness of the proposed model its dynamic performance under load step changes is simulated. Experimental results coming from a commercial PEM fuel cell module that uses hydrogen from a pressurized cylinder at the anode and atmospheric oxygen at the cathode, clearly verify the simulation results.