| Resumo: |
As células de combustível de membrana de permuta iónica (PEMFC), as quais convertem energia química de um combustível directamente em energia eléctrica, com uma elevada eficiência de conversão, foram alvo de interesse considerável no que diz respeito à sua aplicação como fontes de alimentação em veículos movidos a electricidade, pequenos geradores de potência e aparelhos electrónicos portáteis. Para o sucesso comercial das fontes de alimentação PEMFC, a sua fiabilidade e o tempo de vida são os factores mais importantes a ter em consideração. No entanto, existe ainda pouca informação sobre o modo de perda de eficiência das PEMFCs, e as causas e mecanismos de degradação das mesmas não é totalmente conhecido. Uma melhor compreensão dos fenómenos que ocorrem numa MEA ("membrane electrode assembly") é, por isso, necessário.
O uso final duma célula de combustível é o de fonte de alimentação eléctrica. A carga eléctrica duma célula de combustível não deve ser estática, mas dinâmica. Aparelhos electrónicos geralmente requerem a optimização da gestão dinâmica da célula de combustível de maneira a regular apropriadamente o fluxo de potência entre a pilha de combustível e a carga eléctrica. Além disso, existem muito poucos estudos que reportem a análise do efeito dos transientes de corrente originados por um conversor de corrente continua para corrente alterna ou contínua ("inverter ripple") no desempenho das células de combustível. Este é, obviamente, um tema chave quando se considera a comercialização das PEMFC devido à relação directa entre a gestão da carga da célula de combustível e a degradação do desempenho desta.
O presente projecto tem como objectivo o estudo do envelhecimento de uma célula de combustível e uma melhor compreensão da sua resposta dinâmica. Para tal, os diversos componentes de uma célula de combustível serão caracterizados, e a modelização do seu comportamento em regime estacionário e transiente será realizada segundo uma ab  |
Resumo
As células de combustível de membrana de permuta iónica (PEMFC), as quais convertem energia química de um combustível directamente em energia eléctrica, com uma elevada eficiência de conversão, foram alvo de interesse considerável no que diz respeito à sua aplicação como fontes de alimentação em veículos movidos a electricidade, pequenos geradores de potência e aparelhos electrónicos portáteis. Para o sucesso comercial das fontes de alimentação PEMFC, a sua fiabilidade e o tempo de vida são os factores mais importantes a ter em consideração. No entanto, existe ainda pouca informação sobre o modo de perda de eficiência das PEMFCs, e as causas e mecanismos de degradação das mesmas não é totalmente conhecido. Uma melhor compreensão dos fenómenos que ocorrem numa MEA ("membrane electrode assembly") é, por isso, necessário.
O uso final duma célula de combustível é o de fonte de alimentação eléctrica. A carga eléctrica duma célula de combustível não deve ser estática, mas dinâmica. Aparelhos electrónicos geralmente requerem a optimização da gestão dinâmica da célula de combustível de maneira a regular apropriadamente o fluxo de potência entre a pilha de combustível e a carga eléctrica. Além disso, existem muito poucos estudos que reportem a análise do efeito dos transientes de corrente originados por um conversor de corrente continua para corrente alterna ou contínua ("inverter ripple") no desempenho das células de combustível. Este é, obviamente, um tema chave quando se considera a comercialização das PEMFC devido à relação directa entre a gestão da carga da célula de combustível e a degradação do desempenho desta.
O presente projecto tem como objectivo o estudo do envelhecimento de uma célula de combustível e uma melhor compreensão da sua resposta dinâmica. Para tal, os diversos componentes de uma célula de combustível serão caracterizados, e a modelização do seu comportamento em regime estacionário e transiente será realizada segundo uma abordagem fenomenológica. A resposta em regime transiente duma célula de combustível envolve tanto fenómenos cinéticos, como transferência de massa e de protões e reacções electroquímicas, como fenómenos transientes mais lentos, como a redistribuição da actividade da MEA. A redistribuição da actividade da MEA ocorre em apenas poucas horas, e este efeito pode ser estudado com recurso a células de combustível segmentadas. A actividade catalítica do catalisador será estudada por adsorção de monóxido de carbono e a sobretensão de cada segmento por espectroscopia de impedância. Esta última técnica permitirá quantificar os vários fenómenos de sobretensão, assim como a condutividade dos protões na camada de catalisador.
A caracterização periódica de uma célula de combustível submetida a cargas eléctricas em regime estacionário e transiente permitirá compreender os vários fenómenos de envelhecimento que ocorrem na célula. O modelo e o simulador serão usados na identificação dos fenómenos de envelhecimento e na sua quantificação. |