Modelagem de célula a combustível comercial (PEM) utilizando modelo elétrico equivalente

Resumo

mundo está passando avanços tecnológicos sem precedentes com a crescente demanda por energias renováveis que não prejudicam o meio ambiente em uma escala global. Assim, a produção de energia a partir de células a combustível é uma grande alternativa para as futuras gerações, porque é uma energia "limpa", não poluente. A célula a combustível está se tornando uma alternativa porque é um dispositivo eletroquímico onde a conversão de energia química em energia elétrica ocorre sem qualquer emissão de gases poluentes. As células a combustível são usadas em diferentes indústrias, tais como automóvel e cogerações em hospitais e indústrias. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo modelar eletricamente uma célula a combustível do tipo PEM (membranas celulares poliméricas), de maneira a obter um circuito eletrônico que apresente curvas de VxI (tensão-corrente) e PxI (potência-corrente) muito semelhantes ao modelo comercial, tornando assim possível a simulação do comportamento elétrico de uma célula a combustível muito semelhante ao modelo real. O uso de tal modelo é muito benéfico para os engenheiros de eletrônica de potência, que em muitos casos têm a tarefa de projetar conversores de energia trabalhando em conjunto com células a combustível para diferentes condições de carga. A modelagem é baseada no uso de componentes eletrônicos convencionais facilmente encontrados em softwares de simulação e no mercado. O modelo desenvolvido no presente artigo pode ser utilizado para células a combustível de hidrogênio e de biocombustíveis como etanol, uma vez que ambos funcionam de forma semelhante e têm curvas semelhantes. O modelo também pode ser construído fisicamente para simular a operação de células a combustível para estudantes e engenheiros. O presente artigo apresenta um exemplo do desenvolvimento de um modelo genérico e seu uso em uma célula a combustível comercial de 1000W.