Modellazione e controllo di un sistema a celle a combustibile di tipo PEM

Le celle a combustibile sono dispositivi elettrochimici che convertono l’energia chimica di un combustibile gassoso in elettricità. Questa tecnologia sta assumendo un ruolo sempre più importante nello sviluppo futuro dello scenario energetico, essendo una soluzione alternativa e rinnovabile di produzione di energia elettrica. Un sistema fuel cell è composto da diversi sottosistemi che interagiscono tra di loro e la risposta del FCS (Fuel Cell System) dipende dall’alimentazione di aria e idrogeno, dalla regolazione dei flussi e delle pressioni, dalla gestione del calore e dell’acqua. In questo elaborato viene presentato un modello dinamico adatto alla comprensione del comportamento del sistema e allo studio del sistema di controllo. Il modello è stato sviluppato in ambiente Simulink, dove vengono inclusi i fenomeni transitori della dinamica dei flussi dei reagenti, l’inerzia del compressore, la dinamica di riempimento del collettore e l’umidità della membrana. La tecnica di controllo utilizzata, si basa su un classico controllo in retroazione (feedback) e in avanti(feed-forward) che utilizza un controllo proporzionale e integrativo (PI). La strategia di controllo viene applicata al flusso di ossigeno in ingresso al catodo e alla portata dell’idrogeno in ingresso all’anodo