Incerteza da eficiência de uma célula a combustível com o estabelecimento da instrumentação adequada para a sua medição

Abstract

O presente trabalho apresenta e compara os resultados da estimativa de incerteza de medição da eficiência energética de uma célula a combustível unitária e da potência elétrica total de um empilhamento de células a combustível, ambas do tipo PEM, pelos métodos Clássico e Kragten, previstos no ISO GUM 95 “Guia para a Expressão da Incerteza de Medição”, e pelo método de Monte Carlo, que consta no Suplemento 1 do ISO GUM 95. Para a eficiência energética, os métodos Clássico e Kragten apresentaram os mesmos valores de incerteza de medição, de 0,00029, ao passo que o método de Monte Carlo forneceu 0,00021. A diferença entre estes dois valores (0,8x10-5) foi maior que a tolerância estipulada pelo critério δ do Suplemento 1 (0,5x10-5). Este fato não invalidou os resultados do ISO GUM 95 porque neste trabalho foi enfocado o aspecto conservador para o valor da incerteza. Em relação ao cálculo da incerteza da potência elétrica total do empilhamento de células a combustível, observou-se que a fonte de incerteza que apresenta a maior contribuição (92,8% no caso apresentado neste trabalho) é aquela referente à classe de exatidão do multímetro utilizado no processo de medição. Adicionalmente ao estudo comparativo de métodos para cálculo da incerteza de medição, este trabalho estabelece a classe de exatidão adequada de um multímetro para a medição da diferença de potencial fornecido ou consumido por um determinado empilhamento de células a combustível, visando a otimização da relação custo/benefício do processo. ____________________________________________.

ABSTRACT - This work presents and compares the results obtained from the assessment of the uncertainty of measurement of the energetic efficiency calculations of a PEM unit fuel cell and from the total electrical power of a PEM fuel cell stack. This assessment makes use of three different methods of calculation: the Classical method and the Kragten method, both described in the ISO GUM 95 “Guide to the expression of uncertainty in measurement” and the Monte Carlo method, described in the Supplement 1 to the ISO GUM 95. Concerning the energetic efficiency, both the Classical and Kragten methods presented the same uncertainty values, 0.00029 whereas the Monte Carlo method presented a value of 0.00021. The difference between these two values (0.8 x 10-5) was greater than the δ criteria tolerance established in the Supplement 1 (0.5 x 10-5). This fact though, has not invalidated the results of the ISO GUM 95, as this work focused on the conservative value of the uncertainty. With respect to the uncertainty of the total electrical power of the fuel cell stack it has been observed that the main contribution for the uncertainty calculation, i.e., the higher uncertainty source (92.8%), was given by the accuracy class of the multimeter employed in the measurements. Additionally to the comparative study of the methods for the uncertainty calculations, this work establishes the correct accuracy class of a multimeter used for the measurement of the given/consumed electric potential by a fuel cell stack, aiming the cost/benefit relation of the process.