Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims at the development of an instrumentation prototype to monitor, control and drive a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) and its ancillary equipment. The
first stage of this work is related to PEMFC stack modeling and the second is focused on electronic instrumentation to obtain practical data regarding to the stack behavior. Several theoretical models are analyzed. However, more attention is paid to the electronic model.
Considering other electronic PEMFC models, changes were made to make it a more accurate. In this way, this modified model was validated by laboratory static and dynamic tests. These tests were compared with real data, available from the manufacturer s manual and other
information from literature. To evaluate the variation in the main external parameters (reactant pressures, temperature, humidity of the membranes and coolant fluids,
stoichiometric ratio, power, current and voltage) a full fuel cell instrumentation circuitry was developed to monitor and control them. This software is fully implemented in Labview, so as to verify and to control the whole fuel cell efficiency by using only a computer-based
terminal. Additionally, the whole instrumentation system is presented and discussed. Finally, experimental tests were carried out to evaluate a by-pass technique (set of controlled shortcircuits) to maximize the stack output power. / Esta dissertação refere-se ao desenvolvimento de um sistema de monitoramento, acionamento e controle de uma pilha de células a combustível (CaC) do tipo PEM e de seu
equipamento auxiliar. A primeira etapa deste trabalho é relacionada à modelagem da CaC e a segunda refere-se à instrumentação eletrônica para obtenção de dados práticos da pilha. Para os estudos teóricos vários modelos matemáticos são estudados, com maior ênfase à
modelagem eletrônica de CaC. Para o modelo eletrônico são propostas modificações em relação a sua proposta original e sua validação é realizada através de testes estáticos e
dinâmicos, e pela comparação dos dados obtidos com dados de fabricantes e também de outros autores. De modo a avaliar o impacto que a variação das principais grandezas de
controle causam na eficiência da CaC é apresentado um sistema de monitoramento e controle baseado no programa Labview. Este sistema foi implementado em um protótipo de
laboratório que faz uso de uma placa de aquisição para coleta de dados e geração de sinais PWM de controle. Também é apresentada a instrumentação eletrônica necessária para o
mesmo protótipo. A pressão de entrada dos reagentes, a temperatura de operação, a umidade da membrana, o fluxo de ar e a razão estequiométrica são as principais variáveis a serem monitoradas e controladas. Também são realizados ensaios de funcionamento dinâmico da pilha com a aplicação da técnica de by-pass ou curtos-circuitos entre o anodo e o catodo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/8468 |
| Date | 22 June 2009 |
| Creators | Ferrigolo, Fredi Zancan |
| Contributors | Farret, Felix Alberto, Parizzi, Jocemar Biasi, Canha, Luciane Neves |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 500, 300, 300, 500, 449b5fdb-0727-4d8d-9981-12bed67e373b, 128527c5-49bd-4305-8238-452ba8e1069c, 92ddf2d2-0a49-4c8d-96e0-638c099348f4, 29e912c3-ae61-48a8-9b4a-47a82c5b9850 |
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