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Dissertação

{en_GB=Integration and Testing of a Hydrogen Fuel Cell in a Hybrid Electric Propulsion System} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Com o aumento das preocupações e regulamentações ambientais, o setor da aviação procura alternativas de propulsão mais sustentáveis. Sistemas de propulsão híbrido-elétricos e sistemas com o hidrogénio enquanto fonte de energia têm sido propostos como possíveis soluções. Estes pretendem responder às limitações da propulsão elétrica alimentada a baterias, enquanto mantêm alguns dos benefícios destas últimas. Os sistemas híbridos podem permitir uma maior eficiência e reduzir a quantidade de combustível gasto, enquanto que o hidrogénio pode ser uma alternativa aos combustíveis fósseis, por ter uma densidade energética específica mais elevada e não emitir dióxido de carbono. No entanto, a integração destas soluções em aeronaves enfrenta diversos problemas e como tal deve ser foco de investigação. Visando este objetivo, neste trabalho foi estudada uma célula de combustível com membrana de troca de protões alimentada a hidrogénio para a propulsão de veículos aéreos não tripulados (VANTs). A célula de combustível é constituída por 24 células e o hidrogénio é armazenado num tanque de gás comprimido. Os seus dois modos de operação foram testados para diferentes condições, e foi usada para alimentar vários motores elétricos diferentes, semelhantes aos encontrados em pequenos VANTs. Esta célula de combustível foi ainda integrada num sistema propulsivo híbrido-elétrico em paralelo conjuntamente com uma bateria de lítio-polímero, no qual dois motores elétricos são acoplados mecanicamente. Vários parâmetros foram analisados de forma a aferir o desempenho do sistema híbrido-elétrico numa bancada de ensaios., en=With the increasing environmental concerns and regulations, the aviation sector strives to find more sustainable propulsion alternatives. Hybrid electric propulsion systems and hydrogen as an energy source have been proposed as some potential solutions. Hybrid electric propulsion systems can offer greater efficiency and reduce the amount of fuel burnt, while hydrogen could be a carbon-free energy-dense alternative to fossil fuels. Naturally, there are issues with its implementation in aircraft, and thus the research into these topics is of considerable importance. This thesis studies the use of a hydrogen fuel cell as a power source for propulsion of unmanned aerial vehicle (UAV). A proton exchange membrane fuel cell system, with a 24-cell stack, was supplied with a compressed hydrogen gas cylinder, to generate electricity under different operating conditions. Its two operation modes were tested to power several different electric motors, with particular emphasis on UAV applications. A parallel hybrid test bench, composed of two electric motors mechanically coupled, was used to compare the performance of the hydrogen fuel cell with Lithium-Polymer batteries. The performance metrics include the hybridization factor, different throttle signals and system loadings.}
Keywords: {pt=propulsão híbrida-elétrica, célula de combustível de hidrogénio, veículos aéreos não tripulados, CC com membrana de troca de protões, configuração híbrida em paralelo, en=hybrid electric propulsion, hydrogen fuel cell, unmanned aerial vehicles, proton exchange membrane fuel cell, parallel hybrid configuration}

Discussão: dezembro 9, 2022, 10:30