Modelo de simulación de celda de combustible acausal para análisis de integración del sistema en las fases iniciales de diseño
Autores: Cavini, Leonardo; Liscouët-Hanke, Susan; Viola, Nicole
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelo de simulación de celda de combustible acausal para análisis de integración del sistema en las fases iniciales de diseño
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Hidrógeno
Aviación
Celdas de combustible
Integración de sistemas
Diseño de aeronaves
Rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Las tecnologías de hidrógeno tienen el potencial de reducir las emisiones de CO de la aviación, pero vienen con muchos desafíos. Este documento presenta un modelo escalable de celda de combustible de hidrógeno diseñado para el análisis de integración del sistema en las primeras fases de diseño de aeronaves. El modelo se centra en las Celdas de Combustible de Membrana de Intercambio de Protones (PEMFCs) y se basa en ecuaciones termodinámicas y datos empíricos para simular el rendimiento bajo diferentes condiciones ambientales y de funcionamiento; también incluye un modelo simplificado de los sistemas de Balance de Planta (BOP) e está implementado en OpenModelica. El rendimiento del modelo se valida mediante una comparación de las curvas de polarización simuladas con datos reales de hojas técnicas. Un estudio de caso destaca las particularidades de este modelo al estudiar el dimensionamiento de los bloques de celdas de combustible para una aeronave ATR 72 modificada. El modelo desarrollado apoya de manera efectiva la exploración del diseño temprano de la aeronave con un mayor nivel de detalle para estudios de integración de sistemas, esenciales para explorar mejor el potencial de aeronaves con sistemas de energía basados en hidrógeno.
Descripción
Las tecnologías de hidrógeno tienen el potencial de reducir las emisiones de CO de la aviación, pero vienen con muchos desafíos. Este documento presenta un modelo escalable de celda de combustible de hidrógeno diseñado para el análisis de integración del sistema en las primeras fases de diseño de aeronaves. El modelo se centra en las Celdas de Combustible de Membrana de Intercambio de Protones (PEMFCs) y se basa en ecuaciones termodinámicas y datos empíricos para simular el rendimiento bajo diferentes condiciones ambientales y de funcionamiento; también incluye un modelo simplificado de los sistemas de Balance de Planta (BOP) e está implementado en OpenModelica. El rendimiento del modelo se valida mediante una comparación de las curvas de polarización simuladas con datos reales de hojas técnicas. Un estudio de caso destaca las particularidades de este modelo al estudiar el dimensionamiento de los bloques de celdas de combustible para una aeronave ATR 72 modificada. El modelo desarrollado apoya de manera efectiva la exploración del diseño temprano de la aeronave con un mayor nivel de detalle para estudios de integración de sistemas, esenciales para explorar mejor el potencial de aeronaves con sistemas de energía basados en hidrógeno.