Steady-state modelling of PEM fuel cells using gradient-based optimizer

• Salah K. Elsayed ^[1] ; Ahmed M. Agwa ^[3] ; Ehab E. Elattar ^[1] ; Attia A. El-Fergany ^[2]
  1. [1] Taif University

     Taif University

     Arabia Saudí

     
  2. [2] Zagazig University

     Zagazig University

     Egipto

     
  3. [3] Al-Azhar University. Faculty og Engineering.Dep. of Electrical Engineering . Nasr City. Cairo. Egipto/ Northern Border University. Dep. of Electrical Engineering. Faculty of Engineering. Arar. Arabia Saudí

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• Localización: Revista DYNA, ISSN-e 0012-7361, ISSN 0012-7361, Vol. 96, Nº 5, 2021 (Ejemplar dedicado a: Hacia la diversidad de género en la ingeniería), págs. 520-527
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Modelado de estado estacionario de celdas de combustible PEM utilizando optimizador basado en gradientes
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• Resumen

  • La precisión de un modelo de pila de combustible (FC) es importante para posteriores simulaciones numéricas y el análisis en diferentes condiciones. La característica eléctrica (I-V) de la celda de combustible de membrana de intercambio de polímero (PEMFC) tiene un alto grado de no linealidad que comprende siete parámetros inciertos, ya que no se dan en las hojas de datos del fabricante. Estos siete parámetros deben obtenerse para tener el modelo PEMFC en orden. Esta investigación aborda una aplicación moderna del optimizador basado en gradientes (GBO) para generar los mejores valores estimados de dichos parámetros. La estimación de estos parámetros inciertos se adapta como problema de optimización que tiene una función de costo sujeta a un conjunto de límites autocontrolados. Se demuestran y analizan tres casos de prueba de unidades PEMFCs ampliamente utilizadas, a saber, SR-12, módulo de 250 W y NedStack PS6 para evaluar el rendimiento del GBO. Los mejores valores de la función de costo son 0.000142, 0.33598 y 2.10025 para SR-12, módulo de 250 W y NedStack PS6; respectivamente. Además, la evaluación del modelo basado en GBO se realiza comparando los resultados obtenidos con los resultados experimentales de estos PEMFC típicos más comparaciones con resultados basados en métodos similares. A su debido tiempo, se realizan muchos escenarios como resultado de variaciones operativas con respecto a las presiones de regulación de entrada y las temperaturas de la unidad. Los resultados obtenidos frente a estos escenarios indican la eficacia de la GBO en la creación de un modelo PEMFC preciso