La batería se puede dimensionar para suministrar energía durante el despegue y las maniobras. Esto significa que la pila de combustible sólo necesita ser lo suficientemente grande para proporcionar potencia de crucero y maniobra y posiblemente para recargar las baterías para la siguiente maniobra. Con esta configuración, una pila de combustible de 3 a 5 kW sería más práctica que una pila de combustible de 10 kW. Esto puede representar un gran ahorro de costos y espacio en comparación con una pila de 10 kW. Dimensionar una pila de combustible como ésta puede ser muy complejo; esto se complica aún más por el hecho de que se puede hacer que una pila de combustible funcione con diferentes eficiencias. Por ejemplo, una pila de combustible de 10 kW que funcione a 1 kW será más eficiente que una pila de combustible de 1 kW que funcione a máxima potencia. Esta eficiencia generalmente juega un papel importante solo en aplicaciones con tiempos de operación más prolongados donde la cantidad de H2 almacenada puede afectar el sistema general (es decir, aeronaves con tiempos de funcionamiento prolongados donde la masa total es crítica).
Después de decidir el tamaño adecuado de la celda de combustible, lo siguiente que debe decidir es qué área activa y cuántas celdas son prácticas para su aplicación. Como ocurre con todo lo relacionado con las pilas de combustible, hay muchos factores a tener en cuenta:
1. La corriente que puede producir una pila de combustible la decide el área activa. La corriente es completamente independiente del número de celdas en su pila. La corriente producida es la densidad de corriente (A/cm²) a la que funcionará la pila multiplicada por el área activa (cm²) de las celdas.
2. El voltaje depende del número de celdas de la celda de combustible. Esto se determina observando el voltaje que producirá cada celda cuando opere a esa densidad de corriente (de la curva IV del MEA) y luego multiplicándolo por el número de celdas.
3. La potencia total de la pila de combustible en ese punto de funcionamiento es la corriente de (1) multiplicada por el voltaje de (2).
4. El costo, el peso, etc. generalmente depende del número de celdas, ya que cada celda estará compuesta por un MEA y una placa bipolar.
5. El voltaje del MEA (y por tanto de la pila de combustible) variará según la cantidad de energía que se extraiga de él. Por lo tanto, normalmente necesitará algún tipo de acondicionamiento de energía para regular la energía para que funcione con el resto del sistema.
Es mucho más fácil diseñar una pila que funcione a un voltaje más bajo o más alto que el que necesita su sistema, que intentar diseñar la pila para que funcione siempre al voltaje máximo. Si una pila está diseñada para funcionar a un voltaje más bajo, entonces usar un DC/DC para aumentar el voltaje al voltaje requerido conducirá a un voltaje más estable y limpio que permitir que la pila fluctúe. Si se permite que la pila fluctúe y se utiliza un DC/DC de refuerzo/reducción para cumplir con los requisitos, es probable que esto aumente el costo y el peso, ya que está haciendo el trabajo de dos dispositivos.
Gracias a nuestra práctica Hoja Calculadora de Hidrógeno-Aire, puede tomar la curva IV de cualquier conjunto de electrodo de membrana (MEA), asignar un área activa, densidad de corriente y potencia de salida deseada y la calculadora determinará la cantidad de MEA necesarios junto con el voltaje. y corriente de la pila de combustible que funciona en ese punto.
