THIẾT kế và mô PHỎNG hệ THỐNG nạp NHIÊN LIỆU KHÍ vào bộ FUEL CELL THỨ cấp CHO XE điện 2 BÁNH

2021 THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NẠP NHIÊN LIỆU KHÍ VÀO BỘ FUEL CELL THỨ CẤP CHO XE ĐIỆN BÁNH Lê Văn Cảnh, Phan Quang Hưng, Huỳnh Huy Vũ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG NẠP NHIÊN LIỆU KHÍ VÀO BỘ FUEL CELL THỨ CẤP CHO XE ĐIỆN BÁNH Người hướng dẫn: Th.S Phạm Minh Mận Sinh viên thực hiện: Lê Văn Cảnh MSV: 1711504210204 Phan Quang Hưng MSV: 1711504210216 Huỳnh Huy Vũ MSV: 1711504210155 Đà Nẵng, 8/2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TÔ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NẠP NHIÊN LIỆU KHÍ VÀO BỘ FUEL CELL THỨ CẤP CHO XE ĐIỆN BÁNH Người hướng dẫn: Th.S Phạm Minh Mận Sinh viên thực hiện: Lê Văn Cảnh MSV: 1711504210204 Phan Quang Hưng MSV: 1711504210216 Huỳnh Huy Vũ MSV: 1711504210155 Đà Nẵng, 8/2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT -o0o - Độc lập – Tự – Hạnh phúc -o0o - TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Văn Cảnh – 17OTO02 Huỳnh Huy Vũ – 17OTO01 Phan Quang Hưng – 17OTO02 Mã sinh viên: MSV: 1711504210204 MSV: 1711504210155 MSV: 1711504210216 Họ tên người hướng dẫn: GVC ThS Phạm Minh Mận Đề tài: TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG NẠP NHIÊN LIỆU KHÍ VÀO BỘ FUEL CELL THỨ CẤP CHO XE ĐIỆN BÁNH Ngày nhận đề tài: 18/01/2021 Ngày bảo vệ: 26/08/2021 Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Khảo sát xe điện bánh Dat Bike, cấu trúc Fuel Cell mô - Tham khảo tiếp cận tài liệu online q trình mơ tính tốn kiểm - Các tài liệu tạo điện Fuel Cell, hệ thống cấp khí hydrogen oxygen Nội dung đồ án: ➢ Giới thiệu loại xe điện, phận liên quan mục đích, phương pháp, ý nghĩa đề tài ➢ Nghiên cứu phần mềm học thuật để mô thiết kế Fuel Cell thứ cấp sau mơ phương án cấp khí cho Fuel Cell ➢ Xây dựng sở lý thuyết tiến hành thử nghiệm kết hợp gia cộng dựa vào thông số mô thiết kế ➢ Đánh giá kết thử nghiệm mô kết hợp phần mềm thị giá trị sơ cho số thông số thiết kế mô cho hệ thống Kết dự kiến đạt - Báo cáo tốt nghiệp 60 trang Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận i - Tóm tắt báo cáo tốt nghiệp 30 trang - vẽ A3 (3 vẽ A0) đầy đủ kích thước nguyên lý - 01 đĩa CD ghi chép toàn bộ: tài liệu tham khảo, báo cáo, đề cương,… Tiến độ thực STT Nội dung công việc Dự kiến thời gian Từ thời gian Đến thời gian Nhận đề tài tuần 18/01/2021 20/01/2021 Phân công công việc tuần 20/01/2021 27/01/2021 Tìm hiểu nghiên cứu tuần 27/01/2021 08/02/2021 Tìm hiểu video cách nạp khí tuần 08/02/2021 15/02/2021 Thiết kế vẽ tuần 15/02/2021 28/03/2021 Thử nghiệm mơ hình tuần 28/03/2021 13/04/2021 Làm mơ hình tháng 13/04/2021 25/04/2021 Soạn thảo thuyết minh tuần 25/04/2021 28/04/2021 Hoàn thiện thuyết minh, đưa vẽ mơ hình Hồn thành mơ hình tuần 28/04/2021 05/05/2021 10 Thử nghiệm kiểm tra sai sót tháng 05/05/2021 05/06/2021 Đà Nẵng, ngày 21 tháng năm 2021 (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Đà Nẵng, ngày 01 tháng 02 năm 2021 BỘ MÔN DUYỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN SINH VIÊN Lê Văn Cảnh Phan Quang Hưng Huỳnh Huy Vũ Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: GVC ThS Phạm Minh Mận Sinh viên thực hiện: Lê Văn Cảnh MSV: 1711504210204 Huỳnh Huy Vũ MSV: 1711504210155 Phan Quang Hưng MSV: 1711504210216 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NẠP NHIÊN LIỆU KHÍ VÀO BỘ FUEL CELL THỨ CẤP CHO XE ĐIỆN BÁNH Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Khảo sát xe điện bánh Dat Bike, cấu trúc Fuel Cell mô - Tham khảo tiếp cận tài liệu online q trình mơ tính toán kiểm tra - Các tài liệu tạo điện Fuel Cell, hệ thống cấp khí hydrogen oxygen Nội dung đồ án: Giới thiệu loại xe điện, phận liên quan mục đích, phương pháp, ý nghĩa đề tài Nghiên cứu phần mềm học thuật để mô thiết kế Fuel Cell thứ cấp sau mơ phương án cấp khí cho Fuel Cell Xây dựng sở lý thuyết tiến hành thử nghiệm kết hợp gia cộng dựa vào thông số mô thiết kế Đánh giá kết thử nghiệm mô kết hợp phần mềm thị giá trị sơ cho số thông số thiết kế mô cho hệ thống Các sản phẩm dự kiến - Báo cáo đồ án tốt nghiệp, số vẽ A3 bổ sung làm minh chứng kết nghiên cứu, đĩa ghi chép nội dung tóm tắt báo cáo đồ án tốt nghiệp Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận iii Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn TS Nguyễn Minh Tiến GVC ThS Phạm Minh Mận Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận iv NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận v NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC Th.S Phạm Minh Mận KẾ HOẠCH THỰC HIỆN STT Nội dung công việc Dự kiến thời gian Từ thời gian Đến thời gian Nhận đề tài tuần 18/01/2021 20/01/2021 Phân công công việc tuần 20/01/2021 27/01/2021 Tìm hiểu nghiên cứu tuần 27/01/2021 08/02/2021 Tìm hiểu video cách nạp khí tuần 08/02/2021 15/02/2021 Thiết kế vẽ tuần 15/02/2021 28/03/2021 Thử nghiệm mơ hình tuần 28/03/2021 13/04/2021 Làm mơ hình tháng 13/04/2021 25/04/2021 Soạn thảo thuyết minh tuần 25/04/2021 28/04/2021 Hoàn thiện thuyết minh, đưa vẽ mơ hình Hồn thành mơ hình tuần 28/04/2021 05/05/2021 10 Thử nghiệm kiểm tra sai sót tháng 05/05/2021 05/06/2021 Đà Nẵng, ngày 21 tháng năm 2021 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên (Ký ghi rõ họ tên) Lê Văn Cảnh Phan Quang Hưng Huỳnh Huy Vũ Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận i LỜI CẢM ƠN Trước hết nhóm em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn GVC.Th.S Phạm Minh Mận tận tình giúp đỡ, hướng dẫn nhóm nhiều suốt q trình tìm hiểu nghiên cứu hồn thành báo cáo tốt nghiệp Nhóm xin chân thành cảm ơn thầy mơn khoa Cơ Khí - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng thầy cô trường trang bị cho nhóm em kiến thức cần thiết để nhóm hồn thành báo cáo Xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè người bên nhóm động viên tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm, tận tình giúp đỡ bảo nhóm cịn thiếu sót q trình làm báo cáo tốt nghiệp Cuối nhóm xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới người thân gia đình giành cho nhóm quan tâm đặc biệt ln động viên Vì thời gian có hạn, trình độ hiểu biết nhóm cịn nhiều hạn chế Cho nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, nhóm mong nhận đóng góp ý kiến tất thầy cô giáo bạn bè để đồ án nhóm hồn thiện Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2021 Sinh viên thực Lê Văn Cảnh Phan Quang Hưng Huỳnh Huy Vũ Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận ii Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh Phần minh họa khối khởi tạo cấu hình kết nối nối tiếp phần cứng (Arduino UNO) phần mềm (LabVIEW), cách xác định loại Arduino sử dụng (Arduino UNO), loại giao tiếp nối tiếp (USB) Baud Tốc độ (9600 bit giây) Phần hai: Đọc điện áp dòng điện thu từ vi điều khiển sử dụng chức đọc tương tự LIFA, việc khởi tạo chân Arduino chọn làm đầu vào thực hiện, chân A0 để đọc điện áp chân A1 cho dòng điện Phần ba: Cho thấy phép đọc dòng điện, điện áp công suất đầu thực vẽ trực thời gian cách sử dụng đồ thị cuộn bảng LabVIEW Lưu ý số đọc điện áp nhân với chứng minh phần cứng số đọc điện áp vi điều khiển thay đổi khoảng từ đến 5V, cần phải nhân với để có điện áp đầu Fuel Cell Việc đọc công suất thực module cảm biến dịng ACS712 Phần bốn: Các đường cơng I-V P-V Fuel Cell vẽ giao diện phần mềm hệ thống cách sử dụng đồ thị x/y LabVIEW Phần năm: Giá trị cảm biến DHT11 đo gửi hiển thị đồ thị LabVIEW Phần sáu: Điều khiển nhiệt độ qua giao diện LabVIEW nhiệt độ Pin Fuel Cell lớn nhiệt độ đặt (dựa vào sensor DHT11), Udk= 5V Rơ le đóng tiếp điểm, điện trở quạt cấp điện 24V tạo làm mát cho pin Khi nhiệt độ Pin Fuel Cell nhỏ nhiệt độ đặt, Relay mở tiếp tiếp điểm làm cho điện trở khơng cịn dịng điện qua Nhiệt độ pin tạm thời dừng lại nhiệt độ đặt khí tăng lên lặp lại trình bên Các số liệu thu thập từ chương trình LabVIEW lưu sang File Excel bảng thể số lần lấy mẫu bao gồm thông số: Nhiệt độ (0C); giá trị điện áp (V), cường độ dịng điện (I), cơng suất (W), độ ẩm (%) Hình 4.31 Lắp đặt thiết bị điều khiển Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 81 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH Q TRÌNH MƠ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ 5.1 Xây dựng chương trình giám sát LabVIEW Giao diện chương trình đo dịng, áp, cơng suất xây dựng LabVIEW thể hình 5.1 Hình 5.1 Giao diện chương trình giám sát dịng điện LabVIEW Trên hình 5.2 chương trình giám sát dịng điện LabVIEW Hình 5.2 Chương trình giám sát dòng điện LabVIEW Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 82 Thiết kế mơ hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh 5.2 Một số kết giám sát dòng điện ứng dụng Board Arduino Uno R3 phần mềm LabVIEW Sau ghép nối phần cứng ta có số kết giám sát dịng điện thể từ hình 5.3 Hình 5.3 Kết giám sát dịng điện 15 phút 5.3 Giao diện tổng Board Arduino Uno R3 phần mềm LabVIEW Hình 5.4 Kết thu giao diện phần mềm hệ thống thiết bị đo lường ảo thời gian thực Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 83 Thiết kế mơ hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh Sau trình nghiên cứu giám sát nhiệt độ, độ ẩm dịng điện ứng dụng Hình 5.5 Kết liệu File Excel Board Arduino Uno R3 phần mềm LabVIEW nhóm thu số kết sau: - Nghiên cứu vấn đề đo giám sát nhiệt độ, độ ẩm - LabVIEW đo áp, dịng, cơng suất với độ xác cao - Nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW - Xây dựng phần cứng chương trình giám sát nhiệt độ ứng ứng dụng Board Arduino Uno R3 phần mềm LabVIEW - Mơ hình hoạt động ổn định ứng dụng thực hành – thí nghiệm cho sinh viên chuyên ngành thuộc khoa Cơ Khí - Kết nghiên cứu ứng dụng việc đo giám sát nhiệt độ thực tế - Hướng phát triển đề tài: - Sử dụng nhiều loại cảm biến đo nhiệt độ giám sát để phù hợp với hệ thống lớn hơn, - Sử dụng nhiều loại cảm biến đo nhiệt độ với giải đo khác nhau, - Phát triển mơ hình để giám sát nhiều thông số khác để mang tính ứng dụng cao đa 5.4 Kết mô thông qua điều kiện hoạt động Fuel Cell a Điều kiện hoạt động pin nhiên liệu Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 84 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh Điều kiện hoạt động pin nhiên liệu phụ thuộc vào thiết kế ngăn xếp pin nhiên liệu Các điều kiện tối ưu khác tế bào (trừ tế bào nhiên liệu giống hệt sản xuất hàng loạt) Do đó, thuận lợi để tính tốn thơng số tối ưu cần thiết để vận hành tế bào Các điều kiện hoạt động thảo luận chương là: Hình 5.6 Kết mơ dự đốn hiệu suất vi sai ● Áp suất vận hành ● Nhiệt độ hoạt động ● Tốc độ dòng chảy chất phản ứng ● Độ ẩm chất phản ứng Sử dụng điều kiện hoạt động xác cho thơng số quan trọng việc đạt hiệu suất tốt từ pin nhiên liệu b Khảo sát áp suất đạt cơng suất tối đa Pin nhiên liệu hoạt động áp suất mơi trường xung quanh điều chỉnh áp suất hợp lý để đạt công suất mong muốn Hiệu suất pin nhiên liệu cải thiện áp suất tăng lên, nhu cầu nén lưu trữ khí khơng làm cho hệ thống pin nhiên liệu hoạt động hiệu Điều áp nhiên liệu thay đổi việc quản lý nước tế bào Do đó, điều kiện hoạt động pin nhiên liệu phải phân tích từ góc độ hệ thống Các thơng số pin nhiên liệu thành phần nhiên liệu đầu vào, độ khuếch tán điện cực xốp lớp khuếch tán khí (GDL) thiết kế trường dịng thay đổi theo chất phản ứng Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 85 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh Hình 5.7 Bảng đánh giá ảnh hưởng áp suất điện áp động c Nhiệt độ hoạt động Như trường hợp áp suất, nhiệt độ vận hành cao tạo hiệu suất pin nhiên liệu cao Đối với thiết kế pin nhiên liệu, có nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ hoạt động phải chọn dựa hệ thống pin nhiên liệu Pin nhiên liệu tạo nhiệt sản phẩm phụ phản ứng điện hóa nhiệt thường phải loại bỏ khỏi pin để trì nhiệt độ mong muốn Nhiệt độ hoạt động thiết kế pin nhiên liệu ảnh hưởng đến nhiều yếu tố Trong trường hợp thiết kế này, nhiệt độ hoạt động cao có nghĩa nhiều nước sản phẩm bị hóa hơn, đó, nhiều nhiệt thải vào nhiệt ẩn q trình hóa nước lỏng đẩy khỏi pin nhiên liệu Trong pin nhiên liệu nhiệt độ cao, điều có nghĩa khó khăn việc tìm kiếm vật liệu chi phí thấp, sản xuất cao cho ngăn xếp pin nhiên liệu Nhiệt độ cao có nghĩa động học nhanh độ lợi điện áp vượt tổn thất điện áp từ mối quan hệ nhiệt động lực học âm điện áp mạch hở nhiệt độ Nhiệt độ thấp có nghĩa thời gian khởi động hệ thống ngắn ứng suất nhiệt thấp Ăn mịn q trình phụ thuộc vào thời gian nhiệt độ khác giảm bớt, lượng nước cần thiết cho q trình bão hịa khí đầu vào nhiều Giới hạn hoạt động PEMFC khoảng 90 C nước bay khỏi màng hiệu suất giảm nhanh Hình 4: Fuelmô Cell lớp mộtđường số ápcong suấtphân với cực điện Nafion chóng Trong hình hóaởcác cực dương, Fuelchất cell mộtphân: số nhiệt độ 117, nhiệt độ: 80 C, nhiên liệu: H2 / Khơng khí 2/2, độ ẩm: 100 % hoạt động từ 65 đến 85 C Sự tăng nhiệt độ gia tăng độ khuếch tán khí tính dẫn điện màng nhiệt độ cao Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 86 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh Hình 5.8 Đánh giá mức độ ảnh hưởng nhiệt độ lên điện áp Fuel Cell 5.5 Mơ hình hóa điều khiển pin nhiên liệu sử dụng Hydrogen Ở phần trước, sử dụng cơng thức tính toán để dự đoán hiệu suất pin nhiên liệu trước thực nghiệm Tiếp tục phần sử dụng mơ hình từ thư viên Matlab Simulink để mơ hình hóa pin nhiên liệu Mục đích việc mơ hình hóa mơ q trình hoạt động pin nhiên liệu Trong mơ mơ hình, quan sát thấy điện áp đầu dịng điện pin nhiên liệu Hình 5.9 Mơ hình hóa pin nhiên liệu đơn Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 87 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh Đầu tiên, sử dụng khối MATLAB Function lấy thư viện để xây dựng cơng thức tính tốn loại tổn thất pin nhiên liệu bao gồm: Tổn thất kích hoạt, tổn thất Ohmic tổn thất nồng độ Khối có tác dụng giúp khai báo hàm Câu lệnh khai báo phải dòng thực thi hàm Các tên hàm hợp lệ bắt đầu ký tự chữ chứa chữ cái, số dấu gạch Những chức khối: ● Trong tệp hàm chứa định nghĩa hàm Tên tệp phải khớp với tên hàm tệp ● Trong tệp script có chứa lệnh định nghĩa hàm Các hàm phải cuối tệp Các tệp tập lệnh khơng có tên với hàm tệp Các chức hỗ trợ tập lệnh R2016b trở lên Các tệp bao gồm nhiều chức cục chức lồng Để dễ đọc, sử dụng từ khóa end để phần cuối hàm tệp Các từ khóa end yêu cầu khi: ● Bất kỳ hàm tệp chứa hàm lồng ● Hàm hàm cục tệp chức hàm cục tệp sử dụng từ khóa end Hình 5.10 Kết mô điện áp fuel cell MatLab Phạm vi hiển thị điện áp đầu sau trước kết nối chuyển đổi tăng cường Điện áp trước chuyển đổi tăng cường khoảng 20 volt sau khoảng 35 volt Tại 35 giây, điện áp dòng điện trạng thái ổn định Dòng điện tăng lên từ từ theo thời gian lưu lượng nhiên liệu vào Việc điều chỉnh lưu lượng thấp đến cao dẫn đến tăng điện áp đầu pin nhiên liệu Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 88 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh 5.6 Kết mơ dịng chảy pin nhiên liệu Trong mục này, Ansys workbench sử dụng để mơ tốc độ dịng chảy so sánh tốc độ hai cấu hình rãnh Hình 5.11 biểu đồ hội tụ tính tốn kết hợp phương trình cân lượng, đường biểu đồ phẳng chứng tỏ toán hội tụ xác Hình 5.11 Biểu đồ hội tụ Màn hình hiển thị biểu đồ phần dư Trên máy tính có độ xác vơ hạn, phần dư không dung dịch hội tụ Trên máy tính thực tế, phần dư giảm xuống số giá trị nhỏ (“làm tròn”) sau ngừng thay đổi (“cấp”) Đối với phép tính độ xác đơn (mặc định cho máy trạm hầu hết máy tính), phần dư giảm tới sáu bậc trước kết thúc Phần dư có độ xác kép giảm tới mười hai bậc độ lớn Khởi tạo dịng chảy khí Tại Details of Vector > Localtion > Plane > Apply với lệnh ta xem hướng vector chảy rãnh Hình 5.12 Kết dịng chảy andoe Các thông số cho đầu vào bảng, gán cho bảng Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 89 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh Hình 5.13 Kết mơ dịng chảy cathode Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 90 Thiết kế mơ hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận đề tài Trong năm gần vấn đề sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên nhức nhối, đặc biệt nguồn nhiên liệu hóa thạch dần cạn kiệt, phương tiện giao thơng sử dụng nhiên liệu hóa thạch sử dụng phổ biến Nhưng với nghiên cứu nguồn lượng mới, hydro (hydrogen, H2) Hydro loại khí có nhiệt cháy cao tất loại nhiên liệu thiên nhiên, sử dụng làm nhiên liệu phóng tàu vũ trụ Đặc điểm quan trọng hydro phân tử không chứa nguyên tố hóa học khác, cacbon (C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên sản phẩm cháy chúng nước (H2O), gọi nhiên liệu lý tưởng Với đề tài tương đối mẻ, nhóm em gặp khơng khó khăn việc tìm kiếm tài liệu củng kiến thức chuyên mơn q trình thực Để hồn thiện đề tài nhóm em nhận hướng dẫn tận tình việc truyền đạt kiến thức chun mơn động viên khích lệ để nhóm có đủ tự tin tâm hoàn thành đề tài Qua đồ án “thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu vào bô fuel cell thứ cấp cho xe điện bánh ” nhóm đạt là: − Nâng cao kĩ tìm hiểu số liệu kĩ mềm − Khả đọc hiểu tài liệu tiếng anh − Tính tốn thơng số liên quan đến fuel cell − Hoàn thành mơ hình fuel cell − Mơ chi tiết lắp chi tiết fuel cell phần mềm 3D − Mô nguyên lý hoạt động fuel cell phần mềm Matlab 6.2 Định hướng đề tài Đề tài định hướng tương lai phát triển nguồn nhiên liệu không khí thải hydro coi nguồn nhiên liệu an tồn, khơng thể gây cố mơi trường cho người, không nguồn lượng hạt nhân gây nhiều vụ rị rỉ phóng xạ xảy nhiều năm gần Hydro - nguồn lượng vô tận Hydro sản xuất từ nước lượng mặt trời, hydro thu gọi hydro nhờ lượng mặt trời (solar hydrogen) Nước ánh nắng mặt trời có vơ tận khắp nơi hành tinh Do gặp vấn đề công nghệ, bước chuyển đổi sử dụng nguồn lượng hóa thạch sang nguồn nhiên liệu khác cịn chưa đồng chi phí xây dựng sở hạ tầng hạn chế Hy vọng tương lai gần Hydrogen sử dụng rộng rãi phổ biến Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 91 Thiết kế mơ hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh LỜI CẢM ƠN Kết nội dung hướng dẫn, tài liệu tham khảo, thiết bị hỗ trợ từ đề tài Nghiên cứu Thầy ThS Phạm Minh Mận Thầy cho phép sử dụng dụng cụ thí nghiệm, mơ hình, xe điện đề tài nghiên cứu thiết bị Thầy để hoàn thành nội dung đồ án tốt nghiệp Một lần nữa, kính chúc quý Thầy (Cô) dồi sức khỏe ngày hạnh phúc Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 92 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TheGioiXeChayDien Xe đạp điện Yamaha ICats H1 https://thegioixechaydien.com/shop/xe-dap-dien-yamaha-icats-h1/ [2] TheGioiXeChayDien Xe đạp điện bridgestone MLI https://thegioixechaydien.com.vn/xe-dap-dien-bridgestone-mli.html [3] TheGioiXeChayDien So sánh Xe đạp điện Honda Harricane Xe đạp điện Honda M8 https://thegioixechaydien.com.vn/so-sanh-xe-dap-dien-honda-harricane-vs-xe-dapdien-honda-m8.html [4] TheGioiXeChayDien Xe đạp điện giant m133 https://thegioixechaydien.com.vn/xe-dap-dien-giant-m133.html [5] Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Văn Hoà, Kĩ thuật đo lường đại lượng vật lí, Nhà xuất Giáo Dục, 2006 [6] Nguyễn Tấn Phước, Cảm biến đo lường điều khiển, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 [7] Nguyễn Bá Hải, Lập trình LabVIEW, NXB Đại học quốc gia T.P Hồ Chí Minh, 2010 [8] Đặng Đình Dược, (2012) Nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW thí nghiệm động đốt [9] Nguyễn Bá Hải, (2016) Giáo trình - Lập trình LabVIEW, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh [10] Giang Hồng Thái, (2020) Nghiên cứu chế tạo khảo sát ảnh hưởng số thơng số cơng nghệ lên đặc tính pin nhiên liệu màng trao đổi proton, trang 114-116 [11] A El Hammoumi et al, (2018) Real-time virtual instrumentation of Arduino and LabVIEW based PV panel characteristics [12] Nguyễn Ngọc Linh, (2018) Kỹ thuật đo lường & cảm biến [13] Norsa’adah Binti Mahmor1, Norazila Binti Md Posdzi1, Rasidah Binti Abdul Rani1, (2020) Design and develop a boost converter by using matlab Simulink simulation Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 93 Thiết kế mơ hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh [14] Mohamed M Albarghot1, Tariq Iqbal2, Kevin Pope3 and Luc Rolland Sizing and Dynamic modeling of a Power System for the MUN Explorer Autonomous Underwater Vehicle using a Fuel Cell and Batteries [15] K W Harrison, R Remick, and G.D Martin National Renewable Energy Laboratory, (2010) Hydrogen Production: Fundamentals and Cas Study Summaries [16] Leena O, Dr Jyoti P Koujalagi, (2014) Modelling and Simulation of Hydrogen Fuel Cells International Journal of Engineering Science Invention [17] Jee-Hoon Jung, Shehab Ahmed, (2010) Dynamic Model of PEM Fuel Cell Using Real-time Simulation Techniques https://www.researchgate.net/publication/263991127 [18] Colleen Spiegel, (2007) Designing and Building Fuel Cells [19] Claire H Woo, J.B Benziger, (2006) PEM fuel cell current regulation by fuel feed control [20] Dr R Seyezhai, Dr.B.L.Mathur, (2011) Mathematical Modeling of Proton Exchange Membrane Fuel Cell [21] F Isorna Llerena 1, E López González 1, J J Caparrós Mancera 1, F Segura Manzano and J M Andújar 2, (2021) Hydrogen vs Battery-Based Propulsion Systems in Unipersonal Vehicles—Developing Solutions to Improve the Sustainability of Urban Mobility [22] Oussef, M.E., R.S Amin, and K.M El-Khatib, Development and performance analysis of PEMFC stack based on bipolar plates fabricated employing different designs Arabian Journal of Chemistry, 2018 11(5): p.609-614 [23] Z.X Liang, T.S.Z., C Xu, J.B Xu, Microscopic characterizations of membrane electrode assemblies prepared under different hot-pressing conditions Electrochimica Acta 2007 53: p 894–902 [24] Hermann, A., T Chaudhuri, and P Spagnol, Bipolar plates for PEM fuel cells: A review International Journal of Hydrogen Energy, 2005 30(12): p 1297- 1302 Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 94 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh [25] Nattawut Jaruwasupant, Y.K., Effects of difference flow channel designs on Proton Exchange Membrane Fuel Cell using 3-D Model Energy Procedia 2011 9: p 326 – 337 [26] Zhong, D., et al., Structure optimization of anode parallel flow field for local starvation of proton exchange membrane fuel cell Journal of Power Sources, 2018 403: p 1-10 [27] D.H Jeon, S.G., S Shimpalee, J.W Van Zee, The effect of serpentine flowfield designs on PEM fuel cell performance International journal of Hydrogen Energy, 2008 33: p 1052-1066 [28] Wang, J., Review of Flow maldistribution in channels of PEMFC stacks TRRF05 Fuel Cell Technology (Project Report), 2009 [29] Karimi, G., J.J Baschuk, and X Li, Performance analysis and optimization of PEM fuel cell stacks using flow network approach Journal of Power Sources, 2005 147(1): p 162-177 [30] Chang, P.A.C., et al., Flow distribution in proton exchange membrane fuel cell stacks Journal of Power Sources, 2006 162(1): p 340-355 [31] Park, J and X Li, Effect of flow and temperature distribution on the performance of a PEM fuel cell stack Journal of Power Sources, 2006 162(1): p 444-459 [32] Mustata, R., et al., Study of the distribution of air flow in a proton exchange membrane fuel cell stack Journal of Power Sources, 2009 192(1): p 185-189 [33] Nattawut Jaruwasupant, Y.K., Effects of difference flow channel designs on Proton Exchange Membrane Fuel Cell using 3-D Model Energy Procedia 2011 9: p 326 – 337 [34] https://www.ansys.com/ Lê Văn Cảnh, Huỳnh Huy Vũ, Phan Quang Hưng GVC.Th.S Phạm Minh Mận 95 ... 20 /01 /20 21 27 /01 /20 21 Tìm hiểu nghiên cứu tuần 27 /01 /20 21 08/ 02/ 2 021 Tìm hiểu video cách nạp khí tuần 08/ 02/ 2 021 15/ 02/ 2 021 Thiết kế vẽ tuần 15/ 02/ 2 021 28 /03 /20 21 Thử nghiệm mơ hình tuần 28 /03 /20 21... tuần 27 /01 /20 21 08/ 02/ 2 021 Tìm hiểu video cách nạp khí tuần 08/ 02/ 2 021 15/ 02/ 2 021 Thiết kế vẽ tuần 15/ 02/ 2 021 28 /03 /20 21 Thử nghiệm mơ hình tuần 28 /03 /20 21 13/04 /20 21 Làm mơ hình tháng 13/04 /20 21... Phạm Minh Mận 18 Thiết kế mô hệ thống nạp nhiên liệu khí vào Fuel Cell thứ cấp cho xe điện bánh CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG BỘ FUEL CELL THỨ CẤP BẰNG PHẦN MỀM CATIA VÀ ANSYS WORKBENCH 2. 1 GIỚI THIỆU PHẦN