Circuito para monitoramento e restabelecimento da tensão elétrica em células a combustível tipo PEM usando curtos-circuitos controlados
Resumo
A geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis pode contribuir significativamente para amenizar os impactos que as fontes não renováveis causam sobre a natureza. Dentre estas, a geração de energia utilizando hidrogênio é de grande interesse, podendo este ser obtido com facilidade e ser armazenado para utilização futura quando for necessário. O objetivo desta dissertação é desenvolver uma metodologia para descobrir deficiências na tensão da geração de energia elétrica e recuperar o funcionamento ideal de células a combustível individuais tipo membrana de troca de prótons - proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Esta metodologia relaciona-se à aplicação individual de curtos-circuitos controlados nas células que apresentem geração de tensão abaixo do nível esperado. A medição da tensão elétrica de cada célula a combustível é a base das informações sobre sua eficiência e para aplicação de um algoritmo adequado para sua reabilitação. Este estudo usa modelagem, simulações e a construção de um protótipo para testes de validação. Como parte deste trabalho foi desenvolvido e montado um Módulo para Monitoramento e Aplicação de Curtos-circuitos Controlados (MMACC) para monitorar e atuar sobre células individuais dentro de uma pilha delas e ser uma ferramenta auxiliar em laboratórios de estudos com hidrogênio. Durante este desenvolvimento foram realizadas simulações com pilhas de células a combustível, fazendo leituras das suas tensões elétricas e aplicações de curtos-circuitos utilizando um programa simulador de circuitos eletrônicos. O protótipo real proposto foi validado em ambiente de simulação utilizando uma ferramenta auxiliar para simular as células a combustível atuando na faixa ôhmica. Foram obtidos resultados que mostraram a viabilidade de utilização deste protótipo para ser aplicado a pilhas de células a combustível. Os resultados desta dissertação podem ajudar no estudo de alternativas e otimização de estratégias de geração aplicadas em células individuais dentro de uma pilha, mas existem ainda desafios científicos a serem vencidos para aumentar a vida útil da célula a combustível, detectar as anomalias e manter a eficiência adequada.
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