20.500.12556/RUL-179801 Razvoj inovativnega časovno diskretnega virtualnega zaznavala staranja gorivne celice s protonsko izmenjevalno membrano Development of an innovative, discrete in time, virtual sensor for proton exchange membrane fuel cell aging Nizkotemperaturne gorivne celice s protonsko izmenjevalno membrano (PEMFC) so obetavna tehnologija za doseganje ničelnih strupenih emisij za uporabo v težkih tovornih vozilih. Kljub napredku na področju zmogljivosti, učinkovitosti in življenjske dobe komponentna degradacija zaradi obratovalnih režimov ostaja izziv, vreden naslovitve. V magistrski nalogi se osredotočamo na analiziranje zmogljivosti PEMFC na različnih točkah življenjske dobe in razvoja metodologije za uporabo modela kot virtualnega zaznavala za spremljanje stanja staranja komponent PEMFC. Na podlagi eksperimentalnih podatkov, v katerih je zajeto spreminjanje zmogljivosti PEMFC skozi celotno življenjsko dobo za različne materiale katalizatorja, smo z razvito metodologijo diskretnega virtualnega zaznavanja staranja PEMFC kalibrirali elektrokemijski model in spremljali evolucijo pridobljenih intrinzičnih parametrov. Model na validacijskih podatkih izkazuje dobro napovedljivost, saj dosega visoko stopnjo ujemanja z eksperimentalnimi podatki z najnižjo R2 vrednostjo 0,96709, ob sočasni unikatni določljivosti vseh parametrov, ki je bila ocenjena s statistično analizo Fisherjeve informacijske matrike. Slednja nam omogoča tudi edinstven uvid v količino informacije, ki jo nosi individualna eksperimentalna točka. Rezultati kažejo, da razvita metodologija za diskretno virtualno zaznavo staranja PEMFC ustrezno zazna degradacijo treh intrinzičnih parametrov, potrjenih s primerjavo z in-situ meritvami elektrokemijsko aktivne površine, visoko frekvenčne upornosti, napetosti in toka ter ex-situ meritvami poroznosti, debeline membrane in slikovnega gradiva. Low temperature proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) are a promising solution to achieve zero toxic emissions in heavy duty vehicles. Despite progress in performance, efficiency and envisaged lifetime, component degradation under operating conditions remains a key challenge. This work analyses PEMFC performance at different points of lifespan and develops a methodology to use a model as a virtual sensor to monitor component degradation in a PEMFC. Using experimental data that envelops performance measurements across the entire PEMFC lifespan for different catalyst materials, we calibrated the electrochemical model using the developed methodology of discrete virtual sensing of PEMFC aging and noted the evolution of its intrinsic parameters. The model exhibits good predictability, achieving a high degree of agreement with experimental data with the lowest value of R2 being 0,96709, while simultaneously obtaining uniquely identifiable parameters, confirmed by Fisher information matrix analysis. It also enables a unique view into the amount of information provided from each experimental point. Results show that the proposed virtual sensing methodology successfully detects degradation of three intrinsic parameters, confirmed by comparison with in-situ measurements of the electrochemically active surface area, high frequency resistance, voltage, current and ex-situ measurements of porosity, membrane thickness and other imaging material. PEMFC gorivne celice staranje gorivne celice elektrokemijski modeli simuliranje delovanja modelska napovedljivost staranja statistično ovrednotenje parametrov virtualna zaznavala PEMFC fuel cells fuel cell state of health electrochemical models operation simulation modelled state of health forecast statistical evaluation of parameters virtual sensors true false false Slovenski jezik Angleški jezik Magistrsko delo/naloga 2026-02-25 08:31:20 2026-02-25 08:31:26 2026-02-26 08:46:03 0000-00-00 00:00:00 2026 0 0 XXIII, 105 str. 2026 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 2027-02-24 621.352.6:519.876.5(043.2) 283231 269699331 46566.pdf 46566.pdf 1 5744E5EFEB500BE7DE11A500E2999B65 79cf12d88ab8a35d55fe5a307c6fd8c701978d3dc4c49caa74b8f78c07db3836 af88384a-121b-11f1-a1ba-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=228631 Fakulteta za strojništvo 0 0 0