Optimization of the performance of fuel cell stacks using an ultrasonic humidifier.

Abstract

Title: Optimization of the Performance of Fuel Cell Stacks Using an Ultrasonic Humidi- fier. Author: Martin Vaněk Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: Mgr. Yurii Yakovlev, Ph.D., Department of Surface and Plasma Science Abstract: This work is concerned with the optimization of the performance of PEM hydrogen fuel cell stacks, a technology that opens up new possibilities for clean energy storage and restoration. We have hand-built a PEMFC open-cathode stack of 20 cells and measured its basic characteristics such as the j-V and j-P curves as well as the dependency of the temperature of the stack on power produced by the stack for constant power of the cooling fans. We have implemented and tested the performance of a new method for water and thermal management - the humidification of air via the use of an ultrasonic water fog generator. Several tests - measuring cooling efficiency, voltage variations between different cells, and j-V and j-P curves - were performed under different temperatures and with or without humidification. Keywords: fuel cell, self humidification, open cathode, performance 1

Název práce: Optimalizace svazků palivových článků pomocí ultrazvukového zvlhčovače. Autor: Martin Vaněk Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí bakalářské práce: Mgr. Yurii Yakovlev, Ph.D., Katedra fyziky povrchů a plaz- matu Abstrakt: Tato práce se zabývá optimalizací výkonu svazků PEM palivových článků, technologie, která otevírá nové možnosti pro uskladnění a zpětnou výrobu elektrické energie. Sestavili jsme dvaceticelový sériový svazek PEM vodíkových palivových článků s otevřenou katodou a změřili jeho základní charakteristiky, jako jsou j-V a j-P křivky a také závislost teploty článku na výkonu, který produkuje za konstantního výkonu chladících větráků. Implementovali a otestovali jsme novou metodu pro správu vody a teploty článku - zvlhčování příchozího vzduchu pomocí ultrazvukového generátoru mlhy - a její vliv na výkon svazku. Provedli jsme několik testů - měření efektivity chlazení, variací v napětích na jednotlivých celách a j-V a j-V křivky - a to za různých podmínek, konkrétně při různých teplotách a se zvlhčováním či bez něj. Klíčová slova: palivový článek, samozvlhčování, otevřená katoda, výkon 1