Un cambiamento radicale nella modellazione delle celle a combustibile
Le PEMFC sono dei complessi sistemi non lineari. Sono necessari nuovi strumenti diagnostici per migliorare la loro durata ed efficienza e per ridurre i costi e il tempo di sviluppo necessario. Con un finanziamento dell’UE, il progetto PUMA MIND (Physical bottom up multiscale modelling for automotive PEMFC innovative performance and durability optimization) ha ricavato dei potenti modelli matematici per supportare la progettazione e il miglioramento di tali strumenti. Per sviluppare modelli e strumenti, i partner del progetto hanno per prima cosa esaminato la mancanza di comprensione del funzionamento della cella come un sistema multiscala dal livello del materiale a quello del sistema. Di conseguenza, essi hanno migliorato le loro conoscenze relative all’interazione del sistema multiscala e al suo impatto su prestazioni e durata delle PEMFC. Nello specifico, questa serie di strumenti di simulazione fornisce una migliore consapevolezza del rapporto tra meccanismi su scale differenti riguardanti il catalizzatore in funzione, elettrochimica, meccanismi di trasporto, e il loro impatto relativo sul comportamento complessivo della cella in reali condizioni di impiego in campo automobilistico. I ricercatori hanno sviluppato dei modelli matematici robusti e dinamici da utilizzare per scopi di comando e controllo, che offrono anche delle capacità predittive. La maggior parte dei modelli è stata testata nel corso di esperimenti al fine di assicurare l’applicabilità di componenti e catalizzatori realizzabili dal punto di vista commerciale. I catalizzatori più idonei per la tecnologia di fabbricazione degli assemblati membrana elettrodo sono stati utilizzati per la sperimentazione. Ci si aspetta che le innovazioni di PUMA MIND riducano il numero di esperimenti e di conseguenza il costo attualmente necessari per creare i classici modelli empirici con limitate capacità di previsione. Essi renderanno possibile una migliore definizione del bersaglio delle caratterizzazioni sperimentali in condizioni rappresentative di applicazioni degli utilizzatori finali. Essi porteranno inoltre a nuove strategie di funzionamento che riducono il degradamento delle prestazioni e a strategie per migliorare la stabilità dei materiali e dei componenti. Le conoscenze relative alle PEMFC acquisite durante PUMA MIND dovrebbero contribuire a mettere l’Europa all’avanguardia nel mondo nel campo delle tecnologie delle celle a combustibile e dell’idrogeno.
Parole chiave
Celle combustibile membrana scambio protonico, PUMA MIND, modellazione multiscala