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Dissertação

{en_GB=Experimental study of a venturi ejector for passive recirculation of hydrogen in PEM fuel cell systems} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Este estudo pretende explorar uma oportunidade de aumentar a efficiência de sistemas com células de combustível PEM substituindo a bomba de recirculação de hidrogénio por uma solução passiva, um ejetor de venturi. Uma abordagem experimental foi implementada onde múltiplos factores que caracterizam as condições de funcionamento de uma célula de combustível foram estudados. Nomeadamente, foram obtidas curvas I-V, caudais de consumo de hidrogénio e ar, as quedas de pressão no ânodo e no cátodo foram registadas, assim como as temperaturas e humidades relativas. Estas variáveis foram obtidas para um sistema com ânodo aberto, com uma bomba de recirculação e com um ejetor de venturi. Os resultados deste estudo validam parcialmente a utilização do ejetor de venturi estudado. O estudo mostra que os sistemas têm curvas I-V estáveis, perfis de consumo de hidrogénio e ar e quedas de pressão no ânodo semelhantes. No entanto, o caudal de recirculação imposto pelo ejetor de venturi revelou-se insuficiente para manter uma humidade relativa no ânodo acima de 40%, à temperatura da stack, 65°C. Finalmente, a utilização do ejetor para recirculação de hidrogénio resulta numa poupança de 60% do consumo de energia quando comparado com a utilização da bomba., en=This study explores an opportunity to increase a PEM fuel cell system efficiency by replacing an energy-demanding pump with a passive device, a venturi ejector, to perform hydrogen recirculation in the fuel cell's anode. An experimental approach to this subject was taken where multiple factors that characterize the working environment of a PEMFC were studied. Namely, I-V curves were obtained, hydrogen and air flow rates were measured, the pressure drop in the anode was recorded, as well as the inlet temperature and relative humidity. These variables were obtained for a system set-up in open anode, encompassing a diaphragm pump and a venturi ejector. The results of this study partially validate the utilization of the venturi ejector. The study showed that the systems provide similar and stable I-V curves, hydrogen and air flow consumption profiles, and anode and cathode pressure drops. Nevertheless, the recirculation flow rate imposed by the venturi ejector seems insufficient to keep a recommended anode relative humidity above 40%, at stack temperature, 65°C. Finally, the utilization of the venturi ejector for hydrogen recirculation results in a 60% energy saving compared to the utilization of the pump.}
Keywords: {pt=Células de combustível, Recirculação ativa de hidrogénio, Recirculação passiva, Ejetor de venturi, en=PEM fuel cell, Active recirculation, Passive recirculation, Venturi ejector}

Discussão: julho 8, 2022, 9:0