Implementation and characterization of an ejector based hydrogen recirculation system for a pem fuel cell

Abstract

L’estudi del sistema d’alimentació d’hidrògen és un dels camps de recerca necessaris per a allargar la vida útil de les piles de combustible PEM. Estudis anteriors han demostrat que la vida útil i l’eficiència d’aquestes piles milloren amb l’ús d’un sistema de recirculació d’hidrogen. En aquest treball s’ha dissenyat i fabricat un ejector per a ser implementat a l’estació de proves 4 del laboratori de control de piles de combustible de l’IRI amb la finalitat d’analitzar l’efecte que els sistemes de recirculació d’hidrogen basats en ejectors tenen sobre aquestes piles. En el disseny de la geometria d’un ejector s’han de considerar diferents paràmetres que només es poden estudiar mitjançant CFD (Computational Fluid Dynamics). Per tant, s’ha desenvolupat un model 2D axisimètric utilitzant el model de turbulència k-ε estàndard per a resoldre les equacions de Navier-Stokes amb una mitjana de Favre. El model s’ha utilitzat per a dissenyar i fabricar un ejector experimental amb la finalitat de validar-lo. Els resultats obtinguts mostren que el model és capaç d’obtenir els fluxos màssics que apareixen en un ejector per a diferents condicions operatives. Un cop validat el model, s’ha fet servir per a fer un estudi paramètric per a trobar els paràmetres geomètrics òptims que ha de tenir l’ejector dissenyat per a l’estació de proves 4.