مدل کنترلی پیش­گوی مدیریت آب در PEMFC

Model predictive control of water management in PEMFC

Abstract
Water management is critical for Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC). An appropriate humidity condition not only can improve
the performances and efficiency of the fuel cell, but can also prevent irreversible degradation of internal composition such as the catalyst or the
membrane. In this paper we built the model ofwater management systems which consist of stack voltage model,water balance equation in anode and
cathode, and water transport process in membrane. Based on this model, model predictive control mechanism was proposed by utilizing Recurrent
Neural Network (RNN) optimization. The models and model predictive controller have been implemented in the MATLAB and SIMULINK
environment. Simulation results showed that this approach can avoid fluctuation of water concentration in cathode and can extend the lifetime of
PEM fuel cell stack.

 

مدل کنترلی پیش­گوی مدیریت آب در PEMFC

چکیده

مدیریت آب برای PEMFC بسیار مهم می باشد. یک وضعیت مناسب از رطوبت نه تنها می تواند عملکرد و بازده یک پیل سوختی را بهبود بخشد، بلکه می تواند از تخریب معکوس ساختار داخلی مانند کاتالیزور یا غشا (پوسته داخلی) جلوگیری کند. در این مقاله ما مدل سیستم های مدیریت آب را ساختیم که متشکل از مدل ولتاژ بسته، معادله توازن آب در آند و کاتد و فرآیند انتقال آب در غشاء می باشد. بر پایه این مدل، مکانیزم کنترل مدل پیش بینانه با استفاده از بهینه سازی RNN پیشنهاد گردید. مدل ها و کنترلر مدل پیش بینانه در مطلب و در محیط سیمولینک اجرا شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که این روش می تواند از تغییر تراکم آب در کاتد جلوگیری کند و عمر بسته پیل سوختی PEM را افزایش دهد.