Pila de combustie

Cuprins licenta Cum descarc?

REZUMAT 2
CAPITOLUL 1. INTRODUCERE 7
1.1 Originile pilei de combustie 7
1.2 Definirea pilei de combustie 7
1.3 Criterii de clasificare a pilelor de combustie 9
1.4 Randamentul pilelor de combustie 9
1.5 Producerea hidrogenului la bord 10
1.7 Avantaje si dezavantaje ale pilelor de combustie 10
CAPITOLUL 2. NOTIUNI DE BAZA PRIVIND CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA UNEI PILE DE COMBUSTIE 12
2.1. Principiul de functionare 12
2.2. Utilizarea pilei de combustie pentru propulsia automobilelor 14
2.3 Sisteme de control a temperaturii si umiditatii optime functionarii PC 16
2.3.1. Subsistemul de optimizare al debitului reactivului 16
2.3.2. Subsistemul de reglare a fluxului termic si a temperaturii de lucru in PC 16
2.3.3. Subsistemul de reglare al debitului de apa 17
2.3.4. Subsistemul de reglare al energiei 17
2.3.5. Subsistemul procesorului de combustie 17
CAPITOLUL 3. SOLUTII CONSTRUCTIVE PENTRU PILE DE COMBUSTIE 19
3.1. Pila de combustie cu membrana schimbatoare de protoni (PEMFC) 19
3.2. Pila de combustie cu acid fosforic (PAFC) 20
3.3. Pila de combustie cu acid solid (SAFC) 20
3.4. Pila de combustie alcalina (AFC) 21
3.5. Pile de combustie functionand la temperaturi ridicate 22
3.5.1. Pila de combustie cu oxid solid (SOFC) 22
3.5.2. Pila de combustie cu carbonat topit (MCFC) 23
3.7. Specificatii tehnice pentru tipuri diferite de pile de combustie 24
CAPITOLUL 4. PILA DE COMBUSTIE CU MEMBRANA SCHIMBATOARE DE PROTONI 25
4.1. Reactii 25
4.2. Membrana electrolitica polimerica 26
4.2.1 Electrozi 28
4.2.2 Stratul de difuzie a gazului 28
4.2.3 Eficienta 29
4.3 Catalizatori utilizati in PEMFC 29
4.3.1 Cresterea activitatii catalitice 29
4.3.2 Reducerea contaminarii (otravirii) catalizatorului 30
4.3.3 Scaderea costurilor 31
CAPITOLUL 5. APLICATII ALE PILELOR DE COMBUSTIE 32
5.1 Vehicule speciale 33
5.2 Autoturisme de pasageri 33
5.3 Aplicatii pentru vehicule grele 37
5.4 Motociclete si biciclete 40
5.5 Barci 41
5.6 Submarine 41
5.7 Motostivuitoare 42
5.8 Sisteme de alimentare portabile 42
CAPITOLUL 6. AUTOVEHICULUL MERCEDES-BENZ GLC F-CELL CU SISTEM DE PROPULSIE HIBRID CU PILA DE COMBUSTIE 43
6.1 Noul motor cu pile de combustie al Mercedes-Benz GLC F-CELL 43
6.2 Sistemul de propulsie hibrid plug-in cu pila de combustie 47
6.3 Sistemul de stocare a hidrogenului comprimat 49
6.4 Bateria litiu-ion 49
6.5 Motorul de tractiune 49
6.6 Moduri de condus 49
CAPITOLUL 7. MODELUL DINAMIC AL UNEI PILE DE COMBUSTIE 51
7.1 Descriere 51
7.2 Modelul simplificat 51
7.3 Modelul detaliat 53
7.4 Parametrii 58
7.4.1 Tab-ul cu parametri 58
7.4.2 Tab-ul cu variatia semnalului 60
7.5 Extragerea parametrilor din fisa tehnica 61
7.6 Ipotezele modelului 64
7.7 Limitari ale modelului 64
CONCLUZII 65
BIBLIOGRAFIE 66


Extras din licenta Cum descarc?

REZUMAT
O pila de combustie este o pila electrochimica care transforma energia chimica a unui combustibil (adesea hidrogen) si a unui agent de oxidare (adesea oxigen) in electricitate printr-o pereche de reactii redox. Pilele de combustie sunt diferite de majoritatea bateriilor, necesitand o sursa continua de combustibil si oxigen (de obicei din aer) pentru a sustine reactia chimica, in timp ce intr-o baterie, energia chimica provine de obicei din metale si din ionii sau oxizii lor, care sunt de obicei deja prezenti in baterie, cu exceptia bateriilor cu curgere. Pilele de combustie pot produce energie electrica continuu atat timp cat combustibilul si oxigenul sunt furnizate. [10]
Primele pile de combustie au fost inventate in 1839. De atunci, pilele de combustie au fost utilizate in multe alte aplicatii. Pilele de combustie sunt utilizate pentru alimentarea primara si de rezerva pentru cladirile comerciale, industriale si rezidentiale si in zone indepartate sau inaccesibile. Acestea sunt, de asemenea, utilizate pentru alimentarea vehiculelor cu pile de combustie, inclusiv stivuitoare, automobile, autobuze, barci, motociclete si submarine. 
Exista mai multe tipuri de pile de combustie, dar toate constau dintr-un anod, un catod si un electrolit care permite ionilor, adesea incarcati pozitiv cu ioni de hidrogen (protoni), sa se deplaseze intre cele doua parti ale pilei de combustie. La anod, un catalizator face ca combustibilul sa sufere reactii de oxidare care genereaza ioni (adesea ioni de hidrogen incarcati pozitiv) si electroni. Ionii se deplaseaza de la anod la catod prin electrolit. In acelasi timp, electronii curg de la anod la catod printr-un circuit extern, producand direct curent electric. La catod, un alt catalizator determina ca ionii, electronii si oxigenul sa reactioneze, formand apa si, eventual, alte produse. Pilele de combustie se clasifica dupa tipul de electrolit pe care il folosesc si prin diferenta de timp de pornire de la 1 secunda la pilele de combustie cu membrana schimbatoare de protoni (pile de combustie PEM sau PEMFC) la 10 minute pentru pilele de combustie cu oxizi solizi (SOFC). O tehnologie conexa este bateria cu curgere, in care combustibilul poate fi regenerat prin reincarcare. Pilele de combustie individuale produc potentiale electrice relativ mici, circa 0,7 volti, asa ca pilele sunt stivuite sau plasate in serie pentru a crea o tensiune suficienta pentru a satisface cerintele unei aplicatii. Pe langa electricitate, pilele de combustie produc apa, caldura si, in functie de sursa de combustibil, cantitati foarte mici de dioxid de azot si alte emisii. Eficienta energetica a unei pile de combustie este, in general, intre 40-60%; cu toate acestea, daca caldura reziduala este captata intr-o schema de cogenerare, pot fi obtinute eficiente de pana la 85%. [8]
Pentru a concura cu motoarele cu ardere interna (MAI), sistemele de pile de combustie trebuie sa functioneze cel putin la fel de bine ca si motorul conventional. Comportamentul tranzitoriu este o cerinta esentiala pentru succesul vehiculelor cu pile de combustie. Puterea sistemului cu pile de combustie este limitata doar de alimentarea aerului si a hidrogenului, de reglarea fluxului si a presiunii si de gestionarea caldurii si a apei. Deoarece curentul este extras instantaneu de la sursa de incarcare conectata la stiva pilei de combustie, se produce caldura si apa, in timp ce oxigenul este consumat complet. In timpul acestei perioade tranzitorii, sistemul de control al racirii stivei pilei de combustie este necesar pentru a mentine temperatura optima, hidratarea membranei si presiunea partiala a reactantilor de-a lungul membranei, dar si pentru a evita degradarea tensiunii stivei si, prin urmare, o reducere a randamentului pilei. Acesti parametri critici ai pilei de combustie pot fi controlati pentru o gama larga de curenti si, prin urmare, de putere, printr-o serie de actuatoare, cum ar fi supape, pompe, motoare compresoare, ventilatoare, umidificatoare si condensatoare.
CAPITOLUL 1
INTRODUCERE
1.1 Originile pilei de combustie
In ciuda configuratiei sale extrem de moderne, pila de combustie (PC) este cunoscuta de peste 160 de ani. Desi a fost considerata o curiozitate in anii 1800, a devenit subiectul unor cercetari intense in timpul anilor 1900.
Figura 1.1 Wiliam Robert Grove (1811-1896)
Wiliam Robert Grove (1811-1896) a cunoscut succesul in anul 1838 prin descoperirea "celulei Grove" , cum a fost denumita ulterior. Aceasta era alcatuita dintr-un electrod de platina scufundat in acid nitric si un electrod de zinc scufundat in suflat de zinc, reusind sa genereze 12A la 1,8V.
De-a lungul experimentelor sale, Grove a dovedit ca este nevoie atat de hidrogen cat si de oxigen pentru a produce curent. Cu toate acestea, multe dintre intrebarile sale au ramas fara raspuns deoarece nu dispunea de stiinta si echipamentele necesare. 
Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932) a furnizat notiunile teoretice pentru intelegerea functionarii pilelor de combustie. In anul 1893 a determinat experimental legatura dintre partile componente ale unei pile de combustie: electrozi, electroliti, oxidarea si reducerea agentilor, anioni si cationi.
1.2 Definirea pilei de combustie
Pilele de combustie sunt generatoare electrochimice capabile sa converteasca continuu energia chimica a unui combustibil in energie electrica si termica in absenta unei reactii de combustie directa. Conversia energiei chimice in energie electrica se realizeaza pe baza unor reactii electrochimice de oxidare care au loc in prezenta unui combustibil gazos la anod si de reducere in prezenta unui oxidant (oxigenul din aer) la catod. Uzual se utilizeaza drept combustibil hidrogenul, dar se mai pot folosi: gaze naturale, oxid de carbon si metanol.
Randamentul pilelor de combustie, teoretic apropiat de unitate, este de 2-3 ori mai mare decat cel corespunzator motoarelor termice clasice; mai mult, functionarea lor este silentioasa si foarte putin poluanta. Daca se foloseste hidrogenul drept combustibil, apa constituie singura emisie care rezulta la exploatarea pilei. 
Desi prima pila de combustie a fost inventata in 1839 de W. R. Growe, evolutia acestor dispozitive a luat amploare in cursul anilor 60 ca urmare a dezvoltarii programelor spatiale si mai ales dupa 1980 cand s-au impus programe de realizare a tehnologiilor -curate? in fabricarea energiei sau utilizarea autovehiculelor.
Pilele de combustie functioneaza fara ardere, deci sunt practic nepoluante. Deoarece combustibilul este transformat direct in electricitate, pila de combustie lucreaza cu randamente mult mai mari decat motoarele cu combustie interna.
Pila de combustie nu are parti in miscare, deci este o sursa de energie silentioasa si fiabila. Are un randament ridicat in producerea energiei electrice datorita unei conversii directe, fara procese intermediare in care sa participe energia termica sau mecanica, existand posibilitatea utilizarii caldurii reziduale. 
Pe parcursul functionarii se produce o emisie slaba de oxizi de azot(nocivi).
Gazul natural este unul dintre numerosii combustibili care pot fi utilizati intr-o pila de combustie.


Fisiere in arhiva (1):

  • Pila de combustie.docx

Imagini din aceasta licenta Cum descarc?

Bibliografie

1.Agnolucci Paolo. 2007. Economics and market prospects of portable fuel cells.
2. Christian Mohrdieck, Steffen Dehn. 2019, Volume 14, Issue 4. The Intelligent Fuel Cell Plug-in Hybrid Drive System of the Mercedes-Benz GLC F-Cell. ATZelectronics worldwide.
3.Jay T. Pukrushpan, Anna G. Stefanopoulou, Huei Peng., 2013. Control of Fuel Cell Power Systems:Principles, Modeling, Analysis and Feedback Design.
4.Johannes Liebl, 2018. Der antrieb von morgen: Der Wandel in Okosystem - pragend fur den Antrieb.
5.Larminie J., Dicks A. 2001, pag 67-120. Fuel Cell Systems Explained. New York, Wiley.
6.Litster S., Mclean G., 2004. PEM fuel cell electrodes.
7.Muscalu S., Platon V., 1989. Pile de combustie.
8.Nice, Karim and Strickland, Jonathan. 2001. How Fuel Cells Work: Polymer Exchange Membrane Fuel Cells.
9.Patricia Loyselle, Kevin Prokopius. Teledyne Energy Systems, Inc., Proton Exchange Membrane (PEM) Fuel Cell Engineering Model Powerplant.
10. Schmidt-Rohr K., 2018. How Batteries Store and Release Energy:Explaining Basic Electrochemestry.
11. Sommer M., Wohr M., Docter A., 2007. Concepts for future PEM fuel cell systems.
12. https://fuelcellsworks.com/knowledge/technologies/
13. https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell.
14.https://en.wikipedia.org/wiki/Protonexchange_membrane_fuel_cell#Polymer_electrolyte_membrane.


Banii inapoi garantat!

Plateste in siguranta cu cardul bancar si beneficiezi de garantia 200% din partea Diploma.ro.


Descarca aceasta licenta cu doar 9 €

Simplu si rapid in doar 2 pasi: completezi adresa de email si platesti.

1. Numele, Prenumele si adresa de email:

Pe adresa de email specificata vei primi link-ul de descarcare, nr. comenzii si factura (la plata cu cardul). Daca nu gasesti email-ul, verifica si directoarele spam, junk sau toate mesajele.

2. Alege modalitatea de plata preferata:



* La pretul afisat se adauga 19% TVA.


Hopa sus!