Desarrollo y validación experimental del modelo dinámico de un electrolizador PEM de 1kW para su integración con generación renovable

Abstract

[Resumen] En este artículo se construye un modelo dinámico de un electrolizador tipo PEM (Proton Exchange Membrane o Polymer Electrolyte Membrane). El modelo incluye el dominio electroquímico para conocer la evolución de la tensión en función de la intensidad (o potencia) de entrada al mismo, temperatura de funcionamiento y presiones de hidrógeno y oxígeno, y el domino térmico para conocer la evolución de la temperatura en función de la intensidad (o potencia) de entrada, tensión y temperatura ambiente. El modelo se basa en ecuaciones ampliamente empleadas por la comunidad científica y en el ajuste de parámetros en función de los datos reales de un electrolizador PEM de 1 kW. La implementación de las ecuaciones, simulación del modelo y validación del mismo se lleva a cabo con el software MATLAB/Simulink. Para la toma de datos se recurre a datos experimentales obtenidos en el laboratorio. Este modelo puede ser usado para el diseño de sistemas de gestión de energía en instalaciones de producción de hidrógeno renovable.

[Abstract] In this paper a PEM (Proton Exchange Membrane or Polymer Electrolyte Membrane) electrolyzer dynamic model is built. The model includes the electrochemical domain to know the voltage evolution as a function of the input current (or power), operating temperature and hydrogen and oxygen pressures, and the thermal domain to know the temperature evolution as a function of the input current (or power), voltage and ambient temperature. The model is based on equations widely used by the scientific community and on the adjustment of parameters based on real data from a 1 kW PEM electrolyzer. The implementation of equations, simulation and validation of the model is carried out with MATLAB/Simulink software. Experimental data obtained in the laboratory are used for data acquisition. This model can be used for the design of energy management systems in renewable hydrogen production facilities.