Perancangan Estimator Keadaan Berbasis Extended Kalman Filter Pada PEMFC Open Cathode Resirkulasi Anoda Pasif

Azzahra, Nuzulul Syaqawati (2024) Perancangan Estimator Keadaan Berbasis Extended Kalman Filter Pada PEMFC Open Cathode Resirkulasi Anoda Pasif. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5009201150-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) adalah jenis energi terbarukan yang tengah dikembangkan secara intensif oleh para peneliti. Energi terbarukan ini memanfaatkan reaksi elektrokimia antara hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan energi listrik. Namun, tingginya biaya hidrogen memerlukan pemodelan untuk menggunakan kembali hidrogen yang terbuang (hidrogen loss) dalam operasi PEMFC. Salah satu mode pemanfaatan hidrogen pada PEMFC adalah resirkulasi. Pemodelan resirkulasi hidrogen yang digunakan pada penelitian ini memanfaatkan aliran hidrogen dari tanki hidrogen bertekanan tinggi (nht), arus (Ist), aliran udara yang telah dilakukan perhitungan kemurniaan oksigen 21% (nci,O2 ). Pemodelan yang digunakan pada penelitian ini memiliki RMSE 2,38%. Untuk mencapai kinerja optimal, PEMFC perlu dilengkapi dengan estimator sebagai komponen eksternal. Estimator ini berperan dalam mengestimasi keadaan internal sistem. Penelitian ini mengusulkan Extended Kalman Filter (EKF) sebagai estimator untuk PEMFC berjenis open cathode dengan resirkulasi anoda pasif. Adapun tipe PEMFC yang digunakan pada penelitian ini yaitu G-HFCS-1kW36V. Inputan yang digunakan pada EKF diantaranya nht, Ist, nci,O2 , dan aliran udara dari kipas yang didapat dari lingkungan (qair). Sebanyak 11 state diestimasi, termasuk tekanan, laju aliran molar, dan suhu. Penelitian ini menguji EKF dengan variasi nilai kovarian proses (Q) dan noise pengukuran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kinerja EKF terbaik dicapai dengan nilai kovarian Q sebesar 10-2, dengan rata-rata error estimasi di bawah 5%.
=================================================================================================================================
Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) is a type of renewable energy that is currently being intensively developed by researchers. This renewable energy utilizes an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen to generate electrical energy. However, due to the high cost of hydrogen, modeling is required to reuse wasted hydrogen (hydrogen loss) in PEMFC operation. One of the modes of hydrogen utilization in PEMFC is recirculation. The hydrogen recirculation modeling used in this research utilizes hydrogen flow from a high-pressure hydrogen tank (nht), current (I), and air flow after calculating the oxygen purity of 21% (nci,O2 ). The modeling used in this research has an RMSE of 2.38%. To achieve optimal performance, PEMFC needs to be equipped with an external component, namely an estimator. The estimator functions to estimate the state. In this final project research, the Extended Kalman Filter (EKF) is proposed as an estimator for an open-cathode PEMFC with passive anode recirculation. The type of PEMFC used in this research is G-HFCS-1kW36V. The inputs used in the EKF include nht, Ist, nci,O2 , and air flow from the fan obtained from the environment (qair). A total of 11 states are estimated, including pressure, molar flow rate, and temperature. This research tests the EKF with variations in the process covariance (Q) value and measurement noise. The results show that the best EKF performance is achieved with a Q covariance value of 10^-2, with an average estimation error below 5%.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	PEMFC, Recirculation, EKF, Open Cathode, Resirkulasi
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA593.35 Instruments, cameras, etc.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Physics Engineering > 30201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Nuzulul Syaqawati Azzahra
Date Deposited:	29 Jul 2024 03:48
Last Modified:	29 Jul 2024 03:48
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/109249

Actions (login required)

View Item