Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11852
Title: Πειραματική μελέτη ενεργειακού συστήματος υδριδίων μετάλλου-συστοιχίας κυττάρων καυσίμου
Other Titles: Experimental study of energy system metal hydride-fuel cell
Authors: Κυριάκου, Δήμητρα
Keywords: Κυψέλες καυσίμου
Μεταλλικά υδρίδια
Keywords (translated): Fuel cells
Metal hydrids
Abstract: Τα τελευταία χρόνια συντελείται μια σημαντική προσπάθεια για την ανάπτυξη μεθόδων παραγωγής ενέργειας από αναναεώσιμες πηγές. Το γεγονός ότι το μεγαλύτερο ποσοστό των ενεργειακών μας αναγκών καλύπτεται από τα ορυκτά καύσιμα, τα οποία περιέχουν άνθρακα, έχει ως αποτέλεσμα την αυξανόμενη απελευθέρωση CO2, κάτι που συντελεί στην ρύπανση του περιβάλλοντος. Η εξάρτηση λοιπόν από τις εξαντλήσιμες πηγές ενέργειας(αφού οι ποσότητες των ορυκτών καυσίμων είναι περιορισμένες) και η ρύπανση του περιβάλλοντος, αποτελούν κινητήριες δυνάμεις για την ανάπτυξη και εκμετάλλευση νέων εναλλακτικών μορφών ενέργειας. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και υλοποίηση ενός συστήματος παραγωγής υδρογόνου, ως μια ανανεώσιμη μορφή ενέργειας (ΑΠΕ), εκμεταλλευόμενο την πλεονάζουσα ενέργεια από ΑΠΕ. Μια υδρογονογεννήτρια (ηλεκτρόλυσης) χρησιμοποιείται για τη πλήρωση με υδρογόνο των φιαλών που περιέχουν μεταλλικά υδρίδια. Το αποθηκευμένο υδρογόνο των φιαλών τροφοδοτεί την κυψέλη καυσίμου τύπου PEM. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια από το αποθηκευμένο υδρογόνο καλύπτει τις ανάγκες φορτίου τις ώρες αιχμής. Ως φορτίο χρησιμοποιήθηκε ρυθμιζόμενη ωμική αντίσταση ισχύος. Συγκεκριμένα στο 1° κεφάλαιο, «Ενέργεια υδρογόνου», γίνεται μια σύντομη αναφορά τόσο στις ιδιότητες του υδρογόνου όσο και στις τεχνολογίες για την παραγωγή του, δίνοντας έμφαση στην παρασκευή του μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού, αφού αυτή η μέθοδος θα χρησιμοποιηθεί. Στη συνέχεια γίνεται παρουσίαση των τρόπων μεταφοράς-διανομής και σύγκριση του υδρογόνου έναντι άλλων συμβατικών πηγών ενέργειας. Τέλος εξετάζονται οι κίνδυνοι που ενέχει ως καύσιμο και τα πλεονεκτήματά του έναντι των μπαταριών ως μέσο αποθήκευσης ενέργειας. Στο 2ο κεφάλαιο, «Αποθήκευση του υδρογόνου», γίνεται αναφορά στις τεχνολογίες αποθήκευσης και δέσμευσης του υδρογόνου, όπως υγροποίηση σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, αποθήκευση σε δοχεία υπό υψηλή πίεση και με εισχώρηση σε μεταλλικά υδρίδια. Συγκεκριμένα αναλύεται η χρήση προηγμένων υλικών (μεταλλικά υδρίδια) που είναι και το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Στο 3ο κεφάλαιο,«Κυψέλες καυσίμου», γίνεται μια θεωρητική αναφορά στις κυψέλες καυσίμου. Περιγράφονται συνοπτικά η δομή, οι κατηγορίες, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των κυψελών καυσίμου. Στο 4ο κεφάλαιο, «Το ολοκληρωμένο σύστημα NexaPowerModule», παρουσιάζονται όλα τα εργαλεία του ολοκληρωμένου σύστηματος Nexa, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία. Στο 5ο κεφάλαιο, «Επεξεργασία πειραματικών μετρήσεων», παρουσιάζονται οι μετρήσεις με στόχο την σύγκριση των αποδόσεων κατά τα διάφορα πειράματα. Παρουσιάζονται επίσης η κατανάλωση του καυσίμου, η θερμοκρασία και οι πιέσεις των φιαλών αποθήκευσης των υδρογόνου.
Abstract (translated): During the last years an urgent need to develop new methods for the production of renewable energy was created. The energy requirements covered by the fossil fuels, which contain carbon, result in the increase of the CO2 releases in the atmosphere, a fact that favors the greenhouse effect and acid rain. So the dependence on depletable energy sources like fossil fuels that are limited as well as the pollution of the environment, are driving forces for the development and exploitation of new alternative energies. This thesis deals with the design, construction and implementation of an autonomous hybrid system producing hydrogen as a renewable energy source (RES), exploiting the excess energy from RES. The system includes a wind turbine and a photovoltaic generator, which are the main energy sources, while a hydrogen generator (electrolysis) is used to fill the bottles with hydrogen containing metal hydrides. The bottles of stored hydrogen feeds fuel cell type PEM. The electricity generated from the stored hydrogen meets the needs of the load during peak hours. Simulator was used as load power adjustable resistor. Specifically, in chapter 1, "Hydrogen Energy", as a start, a short report on the properties of hydrogen and technologies for its production, and it emphasizes on the production by electrolysis of water, since this method will be used. Then we present a modal distribution of hydrogen compared to other conventional energy sources. Finally, we consider the risks of fuel and its advantages over batteries as energy storage is medium. In chapter 2, "Hydrogen Storage" we refer to all storage technologies and hydrogen binding as liquefaction at very low temperatures, storage containers under high pressure and penetration in metal hydrides. It specifically analyzes the use of advanced materials (metal hydrides) which is the subject of this thesis. In chapter 3, “Fuel cells” there is a theoretical report in fuel cell technology. The structure, the operation, the types, the advantages and disadvntages of fuel cell are briefly described. In chapter 4, “The complete system Nexa Power Module” experimental apparatus and the way measurements were conducted in different conditios are described. In chapter 5, “Processing of experimental measurements” the presented measurements aim at the comparison of the efficiency of fuel cell in different conditions and loads. Furthermore, while time goes by, fuel consumption, temperature and pressure of hydrogen storage canisters are examined.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Kyriakou(ele).pdf4.19 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.