Análise de sensibilidade de 2ª ordem numa célula a combustível tipo PEM

Abstract

No atual estágio de desenvolvimento em que a humanidade se encontra, a demanda por energia elétrica cresce drasticamente a cada ano. Entretanto, a provável escassez da matriz energética de base fóssil, associada aos danos ecológicos ocasionados pela sua prospecção e utilização, tem despertado o interesse por novas formas alternativas e renováveis de energia. Neste contexto, o hidrogênio, elemento químico mais abundante no planeta, desponta como provável combustível do futuro. E, as células a combustível, dispositivos capazes de converter energia química proveniente do hidrogênio diretamente em energia elétrica, cada vez mais tem chamado a atenção dos pesquisadores. Assim, neste trabalho, foi proposta uma análise de alguns dos parâmetros operacionais do modelo de uma célula a combustível de membrana de troca protônica, desenvolvida por Amphlett et al., a saber: a capacitância C , a corrente fornecida pela célula iFC e os parâmetros semi-empíricos 1 e 4 definidos como funções da energia livre de Gibbs G, constante de Faraday ℱ e do outros parâmetros empiricamente determinados. A análise foi efetuada por meio dos Métodos Perturbativos Diferenciais de 1ª e 2ª ordem. Os resultados obtidos foram então comparados com valores calculados diretamente da expressão do funcional resposta previamente escolhido, neste caso a tensão média d . Deste procedimento ficou constatado que a aproximação em 2ª ordem possibilitou uma redução no erro relativo em uma ordem de grandeza, quando comparado com valores obtidos, para os mesmos parâmetros, utilizando-se apenas aproximações de 1ª ordem. Todavia, como o aumento computacional no tocante ao cálculo de 2ª ordem foi muito intenso, e o erro relativo para o processo de 1ª ordem, neste caso, foi muito pequeno, uma análise com expansão em 2ª ordem não mostrou vantagens adicionais. Concluindo-se então que, para cada caso, deve ser cuidadosamente estudado até que ponto seria ou não interessante fazer o uso de tal refinamento. Finalmente, de posse dos coeficientes de sensibilidades relativos, obtiveram-se os coeficientes absolutos de sensibilidade S . Foi possível inferir que o parâmetro 1 se portara como o mais sensível no modelo para o funcional considerado