Influencia de diferentes parámetros en la transferencia de calor desde una pila PEM de alta temperatura

Herranz Gracia, Diego
Barroso Estébanez, Jorge Ángel (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2016
Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos, Área de Mecánica de Fluidos

Graduado en Ingeniería Mecánica

Resumen: En este trabajo se estudian distintos modos de refrigeración de una pila PEM de alta temperatura encargada de suministrar la potencia a vehículos aéreos no tripulados. El objetivo del estudio, por una parte, es reducir el peso del sistema de refrigeración en su conjunto, estudiando la posibilidad de cambiar el material de las placas para aumentar la emisividad de la pila, y por otra, disminuir el consumo de potencia utilizada por el ventilador del sistema de refrigeración. Todos los análisis se realizan para distintas altitudes y para diferentes tamaños de cámaras de refrigeración. En primer lugar se estudia la influencia de la emisividad de las placas de la pila en el sistema de refrigeración, y los posibles materiales a utilizar para su construcción. Una vez fijada la emisividad de las placas exteriores de la pila, se procede al estudio de las diferentes condiciones de operación: refrigeración con aire seco, refrigeración con aire a humedad absoluta constante, refrigeración con calentamiento y humidificación del aire, y por último se analiza la refrigeración a través de una mezcla bifásica (aire + agua) de forma tal que, a la salida del sistema el aire húmedo presente gotas de agua distribuidas de forma homogénea. Este último caso solo se analiza a nivel del mar. Una vez estudiadas todas las condiciones de operación de manera independiente se procede a realizar una comparación de todos casos con el fin de determinar cuál es el mejor método de refrigeración para los distintos rangos de altitud. Se concluye que al aumentar la emisividad de las placas de la pila aumenta la transferencia de calor por radiación y se reduce el consumo de potencia del ventilador, además que se puede reducir el peso del sistema, ya que, algunos de los materiales estudiados con alta emisividad poseen menor peso específico. En relación con el tipo de agente refrigerante, a medida que aumenta la humedad del aire también aumenta la transferencia de calor por convección y se reduce el consumo de potencia del ventilador. Es esta parte, no se ha estudiado el incremento de peso que se produce si es necesario embarcar el agua para humidificar el aire.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado