Modelado y diseño de un sistema de refrigeración para una pila PEM de alta temperatura

Treball de Fi de Grau: Grau en enginyeria en tecnologies industrials. Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB - UPC).El proyecto trata sobre el modelado, diseño y control de un sistema de refrigeración para una pila de combustible con membrana de intercambio protónico de alta temperatura (HT- PEMFC, por sus siglas en inglés). El proyecto se ha llevado a cabo en el Laboratorio de Pilas de Combustible del Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (IRI), CSIC-UPC, situado en la facultad de Matemáticas y Estadística de la UPC. El proyecto empieza definiendo los componentes que forman parte de una pila de hidrógeno de membrana de intercambio protónico, las reacciones químicas que se producen en su interior y su funcionamiento básico. Una vez conocido el funcionamiento básico de una PEMFC, el proyecto muestra las características técnicas de la pila HT-PEMFC del laboratorio de pilas de combustible del IRI, que en su día fue proporcionada por el fabricante ZBT –Zentrum für Brennstoffzellen Technick-. Estos datos técnicos servirán para hacer una serie de cálculos previos a los ensayos experimentales para tener una primera idea del mínimo caudal de aire necesario para refrigerar la pila trabajando a una intensidad de 60A. Una vez estudiada nuestra pila y obtenidos los primeros resultados teóricos, lo que se hace es planificar los experimentos que se van a llevar a cabo en la pila. Concluidos los ensayos, se prosigue a implementar un modelo dinámico teórico en el entorno de Simulink–MATLAB-. Para la determinación de los parámetros del modelo se usan los datos experimentales extraídos de los ensayos. El modelo incorpora un controlador de temperatura de la pila que tiene el caudal de aire de refrigeración como variable manipulada. Acabada la fase de determinación de parámetros del modelo, se analiza el comportamiento del sistema a partir de simulaciones. Este análisis nos permitirá saber qué nuevo sistema de refrigeración se requiere para mantener una temperatura constante a una corriente de la pila de 60A. Como en todo proyecto, se incluye un presupuesto económico así como un estudio sobre el impacto medioambiental y social. Para concluir el proyecto, se exponen las conclusiones a las que se ha llegado una vez finalizado el estudio completo.Peer Reviewe