Főbb Támogatóink

A tüzelőanyag-cella működését és teljesítményét számos paraméter együttesen határozza meg. Ezek egy részét nem tudjuk közvetlenül megmérni, így a tüzelőanyag-cella modelljét alkotó differenciálegyenlet-rendszerben olyan paraméterek is szerepelnek, amelyek értékéről csak nagyságrendi információnk van. Esetünkben ezek az oldatfázis effektív vezetőképessége, a katód csereáramsűrűsége és a katód határárama. A paraméterillesztési eljárás azt jelenti, hogy az ismeretlen paramétereket a mérési eredményekhez illesztjük.

A paraméterek beállítása végezhető lenne ”kézzel” is. Ezen azt értjük, hogy a paraméterek különböző értékkombinációira numerikusan lefuttatjuk a modellt, és kiválasztjuk azt az értékegyüttest, amellyel a mérésekre legjobban illeszkedő görbét kapjuk. Ez az eljárás azonban túlságosan időigényes, és a lehetséges (végtelen sok) kombináció közül csak véges számút tudunk kipróbálni. Létezik azonban olyan matematikai módszer is, amelynek segítségével az optimális paraméteregyüttest (amennyiben ilyen egyértelműen létezik) néhány iterációs lépéssel meg tudjuk találni. Mi a feladat megoldására a Levenberg–Marquardt-féle minimalizáló eljárást használtuk, amely az ismertebb Newton- és gradiens módszerek egy ügyes kombinációja.

A méréseket a következő módon végeztük. A mérések során a Fuel Cell Technologies, INC. kifejezetten egyetemi munkákra összeállított mérőműszerét használtuk. A műszer a következő teszteléseket végzi: állandó nagyságú áram mellett méri a cellafeszültséget és a cellaellenállást. Az áram és a potenciál értékéből kiszámítja a cella teljesítményét. A műszert egy LabVIEW-ban írt program segítségével számítógépről lehet vezérelni. Minden fontos mennyiséget: a nyomást, az áramerősséget, a hőmérsékletet, a feszültséget, a gázok anyagi minőségét és a nedvesítést be tudunk állítani a kezelőfelületen keresztül. A mérés során az áramsűrűség változását követtük a cellapotenciál függvényében. (Történeti okokból a grafikonokon az áramsűrűség függvényében ábrázoljuk a cellapotenciált, így kapjuk az ún. V-I görbéket.) A méréseket három hőmérsékleten (40 °C, 60 °C és 80 °C) és két nyomáson (1 bar és 2 bar) végeztük. Vizsgáltunk 14%, 30% és 50% Nafiont tartalmazó katalizátorokat.

Az alábbiakban a kézzel ill. a Levenberg–Marquardt-módszerrel kapott grafikonokból mutatunk be néhányat.

A paraméterillesztés eredménye 50 százalékos nafiontartalom, 60°C hőmérséklet és 2 bar nyomás esetén

A paraméterillesztés eredménye 50 százalékos nafiontartalom, 80°C hőmérséklet és 2 bar nyomás esetén