Főbb Támogatóink

Kutatócsoportunk a következő fejlesztésekre összpontosít a protoncsere-membrános üzemanyagcellák (Proton Exchange Membrane Fuel Cell - PEMFC) kutatása terén

1. Valós idejű szimulációs algoritmusok kifejlesztése az üzemanyagcellák megfelelő szabályozásának céljából
2. A tranziens állapotok jobb megértése és valós idejű paraméterbecslési technikák kifejlesztése

Az Eötvös Loránd Tudományegyetem címere

Valós idejű modellezés

Első ránézésre az üzemanyagcella - mozgó alkatrész hiányában - a belső égésű motornál egyszerűbb szerkezetnek tűnik, azonban a különböző alrendszerek között végbemenő nemlineáris és csatolt jelenségek miatt komplikáltabb a működése, és valós időben nehezen szabályozható. Egy megfelelően működő üzemanyagcella-rendszer felépítésére és hatékony szabályozási stratégia kifejlesztésére jelenleg háromféle modelltípus létezik

1. Parciális differencialegyenleteken alapuló, nagy részletességű FC modellek
2. Kísérleti térképeken és visszakereső táblázatokon alapuló stacionárius FC rendszermodellek
3. A térbeli változásokat elhanyagoló dinamikai FC rendszermodellek

Mindezek azonban vagy nem valós idejű modellek, vagy nem alkalmasak a tranziens válaszok kezelésére. Ezért szabályozásorientált, valós idejű modell megalkotására van szükség. Egy ilyen modell valós idejű paraméterbecslést tesz majd lehetővé a visszacsatolásokon keresztül történő szabályozásra, valamint hatékonyabb és energiatakarékos vezerlő rendszert biztosít. A kutatás során különféle nemlineáris numerikus FC modelleket vizsgálunk, elemezzük ezek sebességét, stabilitását, pontosságát és az alapvető kvalitatív tulajdonságok megőrzését. Új megközelítés a paraméterskálázás és az operátorszeletelés alkalmazásának bevezetése az üzemanyagcellák valós idejű szimulálására.

Valós idejű paraméterbecslés

Munkánk egyik célja a különféle paraméterbecslési technikák hatékonyságának vizsgálata a protoncsere-membrános üzemanyagcellákban normál működési körülmények között. Az valós idejű paraméterbecslési eljárás eleget tesz a hasonló technikákkal szembeni általános elvárásoknak, így a módszer a lehető legegyszerűbb, és segítségével a cella működésének megzavarása nélkül tudunk adatokat nyerni. Ebben a megközelítésben egy step-down feszültségszabályozóval kombinált üzemanyagcellát tanulmányozunk, és a feszültségrelaxáció alapján meghatározzuk a cella elektrokémiai tulajdonságait. Egy működő üzemanyagcella egészségi állapotának (state of health - SOH) meghatározása és a működési körülmények optimalizálása fontos és újszerű feladat. Az ilyen vizsgálatok még manapság is bonyolult kísérleteket és műszerezettséget igényelnek, pl. potenciosztát, frekvenciaanalizáló és elektrokémiai impedancia-spektroszkóp használatát, továbbá a szabályozáshoz időigényes algoritmusok végrehajtása szükséges. Ezért a hagyományos eljárásokat a gyakorlatban nem tudjuk hatékonyan alkalmazni. A paraméterbecslés segítségével azonban folyamatos ellenőrzés alatt tudunk tartani olyan nemkívánatos jelenségeket, mint a katalizátormérgezés, a membrán vizesedése vagy kiszáradása, és gyorsan szabályozhatjuk a cella működési paramétereit.

A kutatócsoport tagjai

• ELTE-TTK Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék

• ELTE-TTK Elektrokémiai és Elektroanalítikai Laboratórium

• Berkes Balázs B.
  Hallgató, ELTE, Elektrokémiai és Elektroanalítikai Laboratórium
• Dr. Faragó István
  Tanszékvezető egyetemi docens, ELTE, Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék
• Dr. Havasi Ágnes
  Egyetemi tanársegéd, ELTE, Meteorológiai Tanszék
• Dr. Horváth Róbert
  Egyetemi docens, BME, Matematika Intézet, Analízis Tanszék
• Horváth Tamás
  PhD hallgató, ELTE, Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék
• Dr. Izsák Ferenc
  Egyetemi adjunktus, ELTE, Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék
• Dr. Inzelt György
  Egyetemi tanár, Kémia doktori iskola vezetője, ELTE Elektrokémiai és Elektroanalítikai Laboratórium
• Kriston Ákos
  PhD hallgató, ELTE, Elektrokémiai és Elektroanalítikai Laboratórium
• Dr. Simon Péter
  Egyetemi docens, ELTE, Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék
• Szabó Tamás
  PhD hallgató, ELTE, Alkalmazott Analízis és Számításmatematikai Tanszék