Radykalna zmiana w modelowaniu ogniw paliwowych
PEMFC to złożone nieliniowe systemy. Potrzebne są nowe narzędzia diagnostyczne w celu poprawy ich trwałości i wydajności oraz zmniejszenia kosztów i czasu produkcji. Dzięki finansowaniu ze środków UE w ramach projektu PUMA MIND (Physical bottom up multiscale modelling for automotive PEMFC innovative performance and durability optimization) stworzono wydajne modele matematyczne ułatwiające proces projektowania i ulepszania tego typu narzędzi. W celu stworzenia modeli i narzędzi partnerzy projektu skupili się na zrozumieniu działania ogniw jako wielkoskalowego systemu od poziomu materiału do poziomu całego systemu. W rezultacie poszerzyli swoją wiedzę na temat wzajemnych zależności w systemie wielkoskalowym i ich wpływu na wydajność i trwałość PEMFC. Ten zestaw narzędzi symulacyjnych pozwala lepiej zrozumieć zależności pomiędzy mechanizmami na różnych skalach dotyczącymi katalizatora, elektrochemii, mechanizmów transportowych i ich względnego wpływu na ogólne zachowanie ogniw w rzeczywistych warunkach w pojazdach. Naukowcy opracowali solidne, dynamiczne modele matematyczne przeznaczone do zarządzania i kontroli, a jednocześnie oferujące możliwości predykcyjne. Większość modeli była testowana podczas eksperymentów w celu zapewnienia możliwości komercyjnego zastosowania komponentów i katalizatorów. Do eksperymentów wykorzystano najbardziej odpowiednie katalizatory dla technologii produkcji elektrod membranowych. Oczekuje się, że innowacje opracowane w ramach projektu PUMA MIND zminimalizują liczbę koniecznych eksperymentów oraz koszty związane z tworzeniem klasycznych modeli empirycznych o ograniczonych zdolnościach predykcyjnych. Umożliwią lepsze ukierunkowanie badań eksperymentalnych w reprezentatywnych warunkach stosowania przez użytkownika końcowego. Przyczynią się również do opracowania nowych strategii operacyjnych, które ograniczą spadek wydajności oraz strategii poprawiających stabilność materiałów i komponentów. Wiedza na temat ogniw PEMFC zdobyta podczas realizacji projektu PUMA MIND może przyczynić się do umocnienia pozycji Europy jako lidera technologii ogniw paliwowych i wodorowych na świecie.
Słowa kluczowe
Ogniwa paliwowe z membraną do wymiany protonów, PUMA MIND, modelowanie wielkoskalowe
