Modelado de Celdas de Combustible y Sistemas de Conversión de Energía Relacionados
Autores: Rossetti, Ilenia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado de Celdas de Combustible y Sistemas de Conversión de Energía Relacionados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Celdas de combustible
Modelado
PEMFC
SOFC
Conversión de energía
Sistemas comerciales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Las plantas de cogeneración de calor y energía basadas en pilas de combustible son sistemas interesantes para la conversión de energía con bajo impacto ambiental. Se han propuesto varias pilas de combustible, de las cuales las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) y las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) son las más utilizadas. Sin embargo, los bancos de pruebas experimentales son costosos y el desarrollo de sistemas comerciales consume mucho tiempo si se basa en actividades completamente experimentales. Además, es imprescindible un control estricto de la operación de las pilas de combustible para evitar daños, y dicho control debe basarse en modelos precisos, capaces de predecir el comportamiento de la celda y prevenir tensiones y paradas. Adicionalmente, cuando se utilizan para aplicaciones móviles, se necesita una operación intrínsecamente dinámica. Se proponen aquí algunos ejemplos seleccionados de modelado en estado estacionario, dinámico y fluidodinámico de diferentes tipos de pilas de combustible, tratando principalmente con los tipos PEMFC y SOFC. Se discuten las ideas generales detrás de la descripción termodinámica, cinética y de transporte, con algunos ejemplos de modelos derivados para celdas individuales, pilas y unidades integradas de cogeneración de energía. Esta revisión puede considerarse una imagen introductoria de los métodos de modelado para estos dispositivos, para subrayar los diferentes enfoques y los aspectos clave a tener en cuenta. También se proporcionan ejemplos de diferentes escalas y modelado multiescalar.
Descripción
Las plantas de cogeneración de calor y energía basadas en pilas de combustible son sistemas interesantes para la conversión de energía con bajo impacto ambiental. Se han propuesto varias pilas de combustible, de las cuales las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) y las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) son las más utilizadas. Sin embargo, los bancos de pruebas experimentales son costosos y el desarrollo de sistemas comerciales consume mucho tiempo si se basa en actividades completamente experimentales. Además, es imprescindible un control estricto de la operación de las pilas de combustible para evitar daños, y dicho control debe basarse en modelos precisos, capaces de predecir el comportamiento de la celda y prevenir tensiones y paradas. Adicionalmente, cuando se utilizan para aplicaciones móviles, se necesita una operación intrínsecamente dinámica. Se proponen aquí algunos ejemplos seleccionados de modelado en estado estacionario, dinámico y fluidodinámico de diferentes tipos de pilas de combustible, tratando principalmente con los tipos PEMFC y SOFC. Se discuten las ideas generales detrás de la descripción termodinámica, cinética y de transporte, con algunos ejemplos de modelos derivados para celdas individuales, pilas y unidades integradas de cogeneración de energía. Esta revisión puede considerarse una imagen introductoria de los métodos de modelado para estos dispositivos, para subrayar los diferentes enfoques y los aspectos clave a tener en cuenta. También se proporcionan ejemplos de diferentes escalas y modelado multiescalar.