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Intelligente Steuerung für Brennstoffzellen

Trotz der Fortschritte bei Brennstoffzellen, sind umfangreiche Forschungen noch nötig, um die erwarteten Funktionen erfüllen. Ein EU-finanziertes Projekt hat bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung einer Steuerung erzielt, um ihre anspruchsvollen Funktionen zu bewältigen.
Intelligente Steuerung für Brennstoffzellen
Brennstoffzellen wandeln die chemische Energie, die in wasserstoffreichen Brennstoffen gespeichert ist, in Strom um, der in stationären Energiesystemen und tragbaren Geräten verwendet werden kann. Wasserstoff kann durch Wasserelektrolyse mithilfe von erneuerbaren Energien erzeugt werden.

Es überrascht nicht, dass Polymerelektrolytmembran-(PEM) Brennstoffzellen zu den saubersten alternativen Energiequellen gehören. Allerdings müssen einige technische Probleme gelöst werden, um sie wettbewerbsfähiger zu machen. Das EU-finanzierte Projekt ACOFC (Advanced controllers and observers development for fuel cell based generation systems) beabsichtigte, eine robuste Steuerungslösung zu entwickeln, die mit Störungen umgeht, die den Betrieb des Systems beeinträchtigen.

Aufgrund ihrer Natur reagieren PEM-Brennstoffzellen empfindlich auf Veränderungen der Betriebsbedingungen, wie etwa die relative Feuchtigkeit der reagierenden Gase und ihre Temperaturen. Das ACOFC Team demonstrierte die Anwendung der übergeordneten Schiebemodus-Steuerung an PEM-Brennstoffzellen. Dieser Steuerungsansatz umfasst die Abbildung der Input-Einflussmatrix des Systems an einer transformierte Systemmatrix, die umkehrbar ist.

Zu den Vorteilen, wie das Institut de Robòticai Informàtica Industrie in Barcelona, Spanien , auf dem Laborprüfstand bestätigte, ist Feuchtigkeitskontrolle. Darüber hinaus war sauerstoffstöchiometrische Steuerung in der Lage, den System-Umwandlungswirkungsgrad zu optimieren, wobei eine mögliche Leistungsverschlechterung und Beschädigung der Polymermembranen vermieden wurden.

Die in einem breiten Bereich von Betriebsbedingungen erzielten experimentellen Daten stimmten ebenfalls mit Simulationsergebnissen weitgehend überein. Weiterhin wurden mehrere Lösungen für das Messungsschema in brennstoffzellenbasierten Systemen vorgeschlagen. Dies ist auch ein wichtiges Thema für industrielle Anwendungen, bei denen die Instrumentierung minimal sein muss.

Einzelheiten zum Reglerentwurf mit Sliding-Mode-Algorithmen höherer Ordnung werden in einer Reihe von Veröffentlichungen in führenden Fachzeitschriften beschrieben und auf internationalen Konferenzen vorgestellt.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Brennstoffzellen, wasserstoffreiche Brennstoffe, Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen, Gleitmoduskontrolle, Steueralgorithmus
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