1 / 23

Regulering af Brændselscellesystem Søren Juhl Andreasen 24. november 2009

Regulering af Brændselscellesystem Søren Juhl Andreasen 24. november 2009. Agenda. Introduktion HTPEM-brændselsceller Brændselscelleapplikationer Metanolreforming Elektrokemisk impedansspektroskopi. Projekt. Dokumentation. Main publications.

duncan-white
Download Presentation

Regulering af Brændselscellesystem Søren Juhl Andreasen 24. november 2009

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Regulering af Brændselscellesystem Søren Juhl Andreasen24. november 2009

  2. Agenda Introduktion HTPEM-brændselsceller Brændselscelleapplikationer Metanolreforming Elektrokemisk impedansspektroskopi

  3. Projekt

  4. Dokumentation Main publications Journal of Fuel Cell Science and Technology, 2009, Vol.6 issue 4 p. 041006-(1-8): Dynamic Model of the High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell Stack Temperature Fuel Cells, 2009, Vol. 9, Issue 4, p. 463-473: Characterization and Modeling of a High Temperature PEM Fuel Cell Stack using Electrochemical Impedance Spectroscopy International Journal of Hydrogen Energy, 2009, vol. 33, p. 7137-7145: Directly connected series coupled HTPEM fuel cell stacks to a Li-ion battery DC bus for a fuel cell electrical vehicle International Journal of Hydrogen Energy, 2009, vol. 33, p. 4655-4664: Modeling and Evaluation of Heating Strategies for High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Stacks Electrochemical Society Transactions, 2008, vol. 12, nr. 1, p. 571-578: Experimental Evaluation of a Pt-based Heat Exchanger Methanol Reformer for a HTPEM Fuel Cell Stack Electrochemical Society Transactions, 2008, vol. 12, nr. 1, p. 639-650: Modeling and Implementation of a 1 kW, Air Cooled HTPEM Fuel Cell in a Hybrid Electrical Vehicle Electrochemical Society Transactions, 2007, vol. 5, nr. 1, p. 197-207: 400 W High Temperature PEM Fuel Cell Stack Test Conference on Power Electronics and Applications, 2007,Proceedings EPE 2007: Design of Propulsion System for a Fuel Cell Vehicle Ph.D. Thesis : Design and Control of High Temperature PEM Fuel Cell System, ISBN: 87-89179-78-1

  5. Agenda Introduktion HTPEM-brændselsceller Brændselscelleapplikationer Metanolreforming Elektrokemisk impedansspektroskopi

  6. Højtemperatur PEM fuel cells • Højtemperatur PBI-baseret PEM FC • Membran polymer: PBI (polybenzimidazole) • Protonleder : H3PO4 (Phosphoric acid) • FC temperatur: 120-200 oC • Besdt performance: 160-180oC • Fordele • Mindre kompleks end <100ºC membraner • CO tolerant op til 2-3% • Ingen befugtning = Simpelt stak- og systemdesign • Køling ukompliceret i de fleste omgivelseser • Ulemper • Lavere cellespænding end LTPEM, højere end DMFC • Lang opvarmningstid pga. af høje temperaturer • Flydende vand er uønsket

  7. System design

  8. Fra prototype til kommercielt produkt www.serenergy.dk

  9. Agenda Introduktion HTPEM-brændselsceller Brændselscelleapplikationer Metanolreforming Elektrokemisk impedansspektroskopi

  10. GMR Truck – Systemtilstande • Primære tilstande • Start-up • Power generation • Shutdown • Error

  11. Opvarmningsstrategier

  12. Systemopvarmning GMR truck Inlet temperature : 130-160°C Air flow : 400 L/min

  13. Temperaturregulering • Krav til luftforsyning: • Feedforward - Minimum luft flow afhænger af FC strøm • PI-regulator - Temperaturregulering

  14. Direkte FC / batteriforbindelse

  15. Hybrid drift • Under accelerationer falder batteri- spændingen; brændselscellestrømmen stiger • Forskelle i temperaturer er synlig i performance

  16. Agenda Introduktion HTPEM-brændselsceller Brændselscelleapplikationer Metanolreforming Elektrokemisk impedansspektroskopi

  17. Hydrogen vs. methanol • Behov for løsninger ang. H2-lagring • Komprimeret H2 • Metalhydridlager • Flydende H2 • Den volumetriske energitæthed for H2 er lav

  18. Hydrogen system vs. reformer system Hydrogen baseret HTPEM fuel cell system Metanolreformer baseret HTPEM fuel cell system eksempel Air in Valves Air in H2 in H2 in 100% H2 H2, CO2, CO, H2O Fuel Cell Reformer H2 CH3OH+H2O (steam) Fuel Cell Air out H2 out H2 out Burner Evaporator Air out Burner air Fuel pump Fuel tank CH3OH+H2O

  19. Eksperimentel reformer setup Katalyst coated varmeveksler: Velkendt komponent Kompakt God varmeovergang Lav termisk masse Fuel flow estimator

  20. Agenda Introduktion HTPEM-brændselsceller Brændselscelleapplikationer Metanolreforming Elektrokemisk impedansspektroskopi

  21. Elektrokemisk impedansspektroskopi • Electrokemisk impedansspektroskopi er en måleteknik der kan bruges til f.eks. udledning af ækvivalent kredsløbsmodeller. • EIS er en effektiv teknik til udledning af ”predictive models” • Kan benyttes til online diagnose af brændselsceller (samt mange andre elektrokemiske celler)

  22. Electrochemicalimpedancespectroscopy Z=α+jβ Påvirkningen af reformatgas kan også ses på EIS målinger.

  23. Regulering af Brændselscellesystem Søren Juhl Andreasen24. november 2009

More Related