• controllo termico
• PEM
• fuel cell
• thermal management
• Ottimizzazione

Il presente lavoro, partendo dall’analisi delle caratteristiche che hanno portato a preferire le celle a combustibile ad elettrolita polimerico rispetto alle altre tipologie di celle presenti in letteratura tecnica, si occupa del management termico di questi sistemi di conversione diretta dell’energia chimica in energia elettrica interfacciando tale studio ai vari ambiti disciplinari propri delle celle a combustibile.
Lo scopo della tesi è quello di ottimizzare i sistemi convenzionali di controllo termico delle celle a combustibile ad elettrolita polimerico, che asportano il calore in eccesso per circolazione forzata di aria all’interno di canali ricavati nelle piastre bipolari, e di valutare le prospettive dei sistemi non convenzionali di management termico (ad esempio sistemi bifase) che meglio si adattano alle celle a combustibile ad elevate prestazioni. Sono state infine illustrate le linee guida per ottimizzare il sistema di controllo termico delle celle a combustibile ad elettrolita polimerico. Tramite un approccio di tipo termoenergetico, capace di accoppiare il problema termico a quello fluidodinamico, è stata delineata una procedura di ottimizzazione multi obiettivo in grado di studiare problematiche di tipo termico - fluidodinamico unitamente a vincoli di tipo elettrico e chimico. Come caso studio poi, è stato utilizzato lo stack di celle a combustibile FC-019K-5 della H2ECOnomy di proprietà del Dipartimento di Energetica “L. Poggi” dell’Università di Pisa, verificando come il sistema di controllo termico per questa cella a combustibile commerciale non sia di fatto ottimizzato, proponendo quindi soluzioni alternative.