Caracterização da cac pem 500w do labmater (UFPR-setor Palotina) alimentada à h2 : obtenção da curva de polarização

Orientador : Maurício RomaniCoorientador: Helton José AlvesMonografia (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Palotina, Curso de Graduação em Engenharia em Energia.Inclui referênciasResumo : Célula a combustível (CaC) é um dispositivo que converte energia química em energia elétrica com alta eficiência e tendo como subprodutos água e calor. A curva de polarização de uma CaC é empregada como parâmetro para avaliação do seu desempenho. Estas curvas são dependentes das condições de operação e permitem determinação de características operativas únicas de cada CaC derivadas de perdas internas ocorridas por efeitos de ativação, ôhmicos e difusão que afetam os valores de tensão entre seus terminais. Dada a importância das CaC tendo em vista diversas aplicações para as quais podem ser empregas, este trabalho teve com objetivo obter a curva de polarização da CaC 500 W tipo PEM pertencente ao laboratório LABMATER quando alimentada a H2. Foram configurados cinco cenários de carga utilizando arranjos em pares de lâmpadas, contudo, o experimento chegou ao fim no último cenário de carga, quando a célula atingiu o limite máximo de potência. Os valores de tensão e corrente foram coletados por multímetros de bancada, sendo observadas oscilações dentro de cada patamar de carga, a partir das quais foram registrados os valores médios e desvio padrão. A partir dos valores médios de tensão terminal e corrente foi estimada a potência elétrica gerada em cada situação e, utilizando um modelo de circuito elétrico básico dado por uma fonte de tensão em série com uma resistência interna, também foram estimados valores para sua resistência interna. Para obtenção de um modelo para resistência interna em função da tensão terminal foi necessário realizar uma regressão em uma função exponencial, dado a relação não-linear observada a partir dos dados obtidos. Foi possível constatar a necessidade de um tempo para que a CaC pudesse se adaptar a novos patamares de carga. Não foi possível notar a eliminação de água pela célula, indicando que toda a água gerada estaria sendo destinada a auto umidificação da membrana. Ao comparar os valores obtidos experimentalmente com a curva de polarização padrão da CaC foi possível notar facilmente discrepâncias entre os valores. Tais resultados refletiram em menores valores de tensão e, por consequência de potência produzida. Com o aumento da carga, a diferença tornouse ainda mais discrepante. Com a aplicação do modelo de circuito equivalente simplificado, a curva de polarização do modelo não representou de forma nítida a região de perda por ativação, tendo um bom ajuste somente na região de perdas ôhmicas, conforme já esperado. O modelo não foi capaz de representar a queda de potência que deveria haver após o pico de 500 W, já que o ponto de máxima potência da célula foi de 370 W. Desta forma, também não foi possível observar a região de perdas por difusão junto a curva de polarização. Por fim, foi possível concluir que a célula estudada apresentou condições de operação para alimentar cargas resistivas até 370W, contudo se faz necessário verificar o estado de sua membrana para aprimorar sua eficiência. O modelo de circuito equivalente simplificado que foi proposto apresentou bom representatividade dentro da faixa de carregamento testada, entretanto, também necessita de aprimoramentos futuros