Modelování dodávky vzduchu kompresorem pro palivový článek

Abstract

Rostoucí poptávka po nákladní dopravě a dlouhodobý trend nízkoemisních silničních nákladních vozidel přitahuje pozornost k technologii palivových článků. Pro analýzu komplexních procesů v palivovém článku se v dnešní době využívá počítačových simulací, které usnadňují časovou a finanční náročnost vývoje. V této práci je představen výpočtový model systému palivových článků se zaměřením na analýzu dodávky vzduchu. Zlepšení výkonových charakteristik systému dodávky vzduchu, a tedy i palivového článku, lze dosáhnout použitím kompresoru. Na základě prvotního návrhu je provedena analýza vlivu parametrů kompresoru v bodě návrhu na jeho příkon. Nárůst otáček kompresoru a izentropické účinnosti v bodě návrhu vedl k poklesu požadovaného příkonu, zatímco při zvyšování tlakového poměru v bodě návrhu docházelo k jeho nárůstu. Výsledkem diplomové práce je efektivní nástroj pro dosažení optimálních parametrů systému dodávky vzduchu pro palivový článek s minimalizací příkonu kompresoru.

The growing demand for freight transport and the long-term trend towards low-emission on-road trucks are driving a lot of attention towards fuel cell technology. Nowadays, computer simulations can be used to analyse complex fuel cell processes, which facilitates the time and cost of development. In this thesis, a computational model of a fuel cell system with a focus on air supply analysis is presented. An improvement in the performance characteristics of the air supply system, and therefore the fuel cell, can be achieved by using a compressor. Based on the initial design, an analysis of the influence of the compressor parameters at the design point on its power input is performed. An increase in compressor speed and isentropic efficiency at the design point led to a decrease in the required power input, while an increase in the pressure ratio at the design point led to an increase. As the result of the diploma thesis, an efficient tool for achieving optimal parameters of the fuel cell air supply system while minimizing the compressor input power is presented.