Descrizione fluidodinamica ed energetica di un sistema di potenza a celle a combustibile ad idrogeno

La tesi ha lo scopo di approfondire le conoscenze termo- fluidodinamiche ed energetiche di un sistema di potenza elettrica operante con celle a combustibile ad idrogeno (fuel cells), con particolare attenzione agli aspetti di efficienza energetica. La potenza elettrica ottenibile in uscita dal sistema raggiunge un massimo di 6kW. Il lavoro si articola in una fase teorica di modellizzazione, una fase sperimentale di misure ed una fase di validazione e revisione dei modelli a partire dai dati acquisiti. Nel capitolo 1 viene affrontato lo studio delle caratteristiche fisiche e chimiche di una cella a combustibile ed è seguito da un'analisi approfondita delle grandezze fisiche che caratterizzano il funzionamento del sistema di potenza (capitolo 2). Vengono presentati nel capitolo 3 un modello fluidodinamico ed un modello elettrico: il primo tratta il bilancio dei flussi di gas reagenti nel sistema, il secondo descrive i componenti ausiliari e l‟efficienza elettrica del power system. La fase sperimentale è trattata nel capitolo 4: assume un'importanza di rilievo all‟interno dell‟intero lavoro di tesi lo sviluppo, la realizzazione e la taratura di un banco di misura ed acquisizione appositamente studiato, nella parte hardware e software, per le misure sul sistema. Nel capitolo 5 si descrive la procedura di acquisizione, si discute l'analisi dei dati e si riportano i risultati con le relative incertezze. Viene poi spiegata l'implementazione in MatLab dei modelli sviluppati e si procede con la loro validazione per confronto con le misure. Segue il calcolo dell'efficienza globale del power system. Infine nel capitolo 6 si tratta l‟elaborazione di nuovi modelli per l‟interpretazione dei dati che non rientrano nella descrizione dei modelli precedenti. Il lavoro per la preparazione della tesi di laurea è stato svolto prevalentemente in collaborazione di Electro Power Systems, azienda attiva nel campo dell'idrogeno per lo sviluppo di gruppi elettrogeni per applicazioni di backup.