Analýza provozních stavů palivového článku PEM

Abstract

Předkládaná diplomová práce se zabývá vodíkovými palivovými články s polymerní iontově propustnou membránou. V první části práce jsou uvedeny základní informace o vodíkových palivových článcích a je řešena problematika jejich konstruování. Ve stručnosti jsou popsána nejběžnější konstrukční uspořádání včetně rozboru použitých komponentů. Diplomová práce poskytuje v první části také úvod do elektrochemických procesů probíhajících v palivových článcích daného typu. Jsou uvedeny základy termodynamiky a stručně zmíněn postup určování účinnosti palivového článku. V následující části práce jsou podrobně charakterizovány hlavní komponenty vodíkového palivového článku. Charakterizace je provedena z funkčního a materiálového hlediska. Důraz se klade na polymerní iontově (protonově) propustné membrány, katalytické vrstvy a difuzní vrstvy. Pro získání představy o zmíněných komponentech jsou využity moderní diagnostické a zobrazovací metody. Třetí část diplomové práce se věnuje podrobné specifikaci laboratorních vodíkových palivových článků, které jsou instalované v univerzitní laboratoři. Na těchto palivových článcích je provedena řada měření směřujících k ověření teoretických předpokladů. Velká důležitost je přikládána měření voltampérových a výkonových charakteristik. Výsledky měření jsou hodnoceny v závislosti na konstrukčním uspořádání palivových článků a v závislosti na použitém oxidačním činidlu. Hodnocen je též vliv přítomnosti vody a vývoj tlaku v systému palivového článku. V neposlední řadě je část práce věnována hodnocení teplotního pole palivových článků a měření parametrů provozních tekutin. V závěru práce je na základě realizovaných měření navržen optimální provoz palivových článků v univerzitní laboratoři.