مدلسازي ديناميكي و شناسايي پارامترهاي مدل پيل سوختي پليمري هيدروژن-اكسيژن با رطوبت‌زن يكپارچه

پيل سوختي نوعي مبدل انرژي الكتروشيميايي است كه انرژي شيميايي ذخيره شده در سوخت را به انرژي الكتريكي تبديل مي‌نمايد. ساختار غيرخطي، ديناميك متغير با زمان و پارامترهاي فيزيكي نامعين از چالش‌هاي كار با پيل‌هاي سوختي پليمري مي‌باشد. در اين مقاله، مدلسازي جعبه خاكستري و شناسايي سيستم پيل سوختي پليمري هيدروژن-اكسيژن سه سلولي انتها باز با رطوبت‌زن يكپارچه مورد بررسي قرار گرفته است. در ابتدا، مدلسازي صفر بعدي غيرخطي سيالاتي، ترموديناميكي و الكتروشيميايي پيل سوختي انجام شده است. مدل پيل سوختي ارائه شده در اين پژوهش از نوع چند ورودي-يك خروجي مي‌باشد. در ادامه، پارامترهاي ثابت پيل سوختي مورد مطالعه با استفاده از روش شناسايي پارامتر تعيين گرديد. فرآيند شناسايي سيستم بر اساس كمينه‌سازي خطاي پيش‌بيني، به روش ناحيه‌هاي صحيح انعكاسي نيوتن انجام شده است. پيل‌سوختي مورد نظر تحت شرايط مختلف دماي سري، فشار ورودي گازهاي واكنش‌دهنده و جريان سري مورد آزمون قرار گرفت و 329420 داده آزمايشگاهي بدست آمده است كه با توجه به شرايط آزمايش دسته‌بندي داده‌ها به 189 حالت مختلف صورت پذيرفت. نتايج نشان مي‌دهد كه ميانگين خطاي ولتاژ مدل پيل سوختي شناسايي شده در مقايسه با داده‌هاي آزمايشگاهي برابر با1/03 درصد مي‌باشد. همچنين، همبستگي ميان ولتاژ پيل‌سوختي و پارامترهاي مدل‌ شناسايي شده بررسي و تحليل شده است كه نتايج نشان داد كه همبستگي ولتاژ پيل‌سوختي به مقاومت تماسي معادل هدايت الكترون بيشتر از ضرايب اريفيس‌ها مي‌باشد.