| TAZ-TFG-2020-3424 |
Diseño del sistema de refrigeración de una pila de combustible de tipo PEM de 1 kW
Palacín Vázquez, Ángela
Barroso Estébanez, Jorge Ángel (dir.) ; Barreras Toledo, Félix M. (dir.)
Universidad de Zaragoza,
EINA,
2020
Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos, Área de Mecánica de Fluidos
Graduado en Ingeniería Mecánica
Resumen: Debido a la actual crisis medioambiental, se han incrementado las investigaciones sobre fuentes de energía renovables alternativas a los combustibles fósiles. Las pilas de combustible de intercambio protónico (PEM) se han convertido en una opción prometedora debido a sus aplicaciones portátiles.
Este proyecto presenta el diseño del sistema de refrigeración de una pila PEM de 1kW de potencia. Para seleccionar el sistema de ventiladores óptimo se necesita conocer el caudal de aire que deben impulsar y la perdida de carga que hay que vencer. Por ello, se ha analizado la generación y transferencia de calor en la pila y se ha desarrollado un código computacional 1D para diseñar el sistema de refrigeración a partir de parámetros como el voltaje de celda o la temperatura de refrigeración. Finalmente se han establecido diferentes regímenes de trabajo para los ventiladores en función de la temperatura de la pila y se ha diseñado la pieza de acople a la pila, la cual se fabricará mediante impresión 3D.
Además, se ha realizado un experimento de calentamiento de un prototipo a menor escala para comprobar su funcionamiento y validar el código antes de instalar el sistema de refrigeración diseñado en la pila de 1 kW. Para realizar la validación se ha modificado el código de ecuaciones considerando una potencia menor en la pila, lo que modifica el régimen de flujo, por lo que se requieren ecuaciones de transferencia de calor para convección natural en lugar de forzada.
Este proyecto se ha realizado en el Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC), donde se pretende instalar el sistema de refrigeración diseñado y evaluar su rendimiento.
Este proyecto presenta el diseño del sistema de refrigeración de una pila PEM de 1kW de potencia. Para seleccionar el sistema de ventiladores óptimo se necesita conocer el caudal de aire que deben impulsar y la perdida de carga que hay que vencer. Por ello, se ha analizado la generación y transferencia de calor en la pila y se ha desarrollado un código computacional 1D para diseñar el sistema de refrigeración a partir de parámetros como el voltaje de celda o la temperatura de refrigeración. Finalmente se han establecido diferentes regímenes de trabajo para los ventiladores en función de la temperatura de la pila y se ha diseñado la pieza de acople a la pila, la cual se fabricará mediante impresión 3D.
Además, se ha realizado un experimento de calentamiento de un prototipo a menor escala para comprobar su funcionamiento y validar el código antes de instalar el sistema de refrigeración diseñado en la pila de 1 kW. Para realizar la validación se ha modificado el código de ecuaciones considerando una potencia menor en la pila, lo que modifica el régimen de flujo, por lo que se requieren ecuaciones de transferencia de calor para convección natural en lugar de forzada.
Este proyecto se ha realizado en el Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC), donde se pretende instalar el sistema de refrigeración diseñado y evaluar su rendimiento.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
Notas: Resumen disponible también en inglés. Colaboración con el Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC).
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