[ES]: Las pilas de combustible son, cada día más, una alternativa a los clásicos vectores energéticos. La utilización del hidrogeno como fuente energética supone una importante reducción de emisiones y costes; aun así el precio de esta nueva tecnología sigue siendo demasiado elevado para entrar en competición directa con las fuentes y vectores energéticos tradicionales. En este contexto se desarrolla esta tesis, más en concreto, en el marco del programa PUMA MIND, un programa de investigación europeo que busca optimizar el funcionamiento de las pilas de combustible de membrana polimérica (PEM) y reducir sus costes asociados para aplicaciones en el sector de la automoción. En concreto, esta tesis se centra en la consolidación y reproducción de métodos de identificación y caracterización de la perdidas de voltaje y de sus indicadores asociados a partir de datos experimentales obtenidos en el laboratorio de pilas del Instituto de Robótica (UPC – CSIC). Especialmente interesante es el estudio de la variación de la densidad de corriente de intercambio del cátodo, relacionada con las pérdidas de concentración de oxígeno en la capa catalizadora del cátodo. Además, estos datos experimentales se pueden utilizar para validar modelos de dinámica de fluidos computacional, tarea que se inicia con este PFG y que seguirá en futuros estudios.

[CA]: Les piles de combustible són, cada dia més, una alternativa als clàssics vectors energètics. La utilització de l’hidrogen com a font energètica suposa una important reducció d’emissions i costos, tot i que la tecnologia es encara massa cara per entrar en competició directa amb fonts i vectors energètics tradicionals. En aquest context es desenvolupa aquesta tesis, més en concret, en el marc del programa PUMA MIND, un programa d’investigació europeu que cerca optimitzar el funcionament de les piles de combustible de membrana polimèrica (PEM) i reduir-ne els costos associats per aplicacions en el sector de l’automoció. El treball es centra en la consolidació i reproducció de mètodes d’identificació i caracterització de les pèrdues de voltatge i els seus indicadors associats a partir de dades experimentals obtingudes al laboratori de piles de l’Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (UPC – CSIC). Especialment interessant és l’estudi de la variació de la densitat de corrent d’intercanvi al càtode, relacionada amb les pèrdues de concentració d’oxigen a la capa catalitzadora del càtode. A més a més, aquestes dades experimental es poden utilitzar per validar models fluidodinàmics computacionals, tasca que s’inicia en aquest PFG i es continuarà en futurs estudis.

[EN]: Fuel cells are, every day more and more, an alternative to the usual energy vectors. Using hydrogen as source, the fossil costs and the emissions are highly reduced. Despite this, the investment costs of this new technology are still too high to compete with the traditional energy vectors. In this context is where this thesis is developed, more specifically, as part of the European investigation program PUMA MIND which aim is to optimize the performance of the polymeric exchange membranes fuel cells (PEMFC) and reduce the associated costs for applications in the automotive sector. This work is centred in the consolidation and reproduction of methods for identification and characterization of voltage losses and the associated indicators starting from experimental data obtained in the Fuel Cell laboratory at the Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (UPC – CSIC). Especially interesting is the study of the cathode exchange current density variation, related with the reduction of the oxygen concentration at the cathode’s catalyst. Moreover, this experimental data can be used to validate computational fluid dynamics (CFD) models, work that starts whit this thesis and will continue in future studies.

Thesis presented to obtain the Energy Engineering Bachelor.

Programa de investigación europeo PUMA MIND.

Peer Reviewed