Đồ án Thiết kế bộ biến đổi DC-DC 2 chiều

LỜI NÓI ĐẦU Trong lĩnh vực kỹ thuật hiện đại ngày nay, việc chế tạo ra các bộ chuyển đổi nguồn có chất lượng điện áp cao, kích thước nhỏ gọn cho các thiết bị sử dụng điện là hết sức cần thiết. Quá trình xử lý biến đổi điện áp một chiều thành điện áp một chiều khác gọi là quá trình biến đổi DC-DC. Một bộ nâng điện áp là một bộ biến đổi DC-DC có điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào, nó thường được sử dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo như hệ thống quang điện, hệ thống pin nhiên liệu, để tăng điện áp đầu ra của các hệ thống này lên mức yêu cầu phù hợp. Bộ biến đổi DC-DC hay được sử dụng ở mạch một chiều trung gian của thiết bị biến đổi điện năng công suất vừa đặc biệt là các hệ thống phát điện sử dụng năng lượng tái tạo (sức gió, mặt trời). Các bộ biến đổi DC-DC trong các hệ thống năng lượng lưu trữ giúp cho các hệ thống năng lượng tái taọ khắc phục được các hạn chế của nó. Cấu trúc mạch của bộ biến đổi vốn không phức tạp nhưng vấn đề điều khiển nhằm đạt được hiệu suất biến đổi cao và đảm bảo ổn định luôn là mục tiêu của các công trình nghiên cứu. Vì vậy em được bộ môn giao cho đề tài tốt nghiệp “ Nghiên cứu bộ biến DC-DC bidrectional trong các hệ thống năng lượng tái tạo”. Đồ án gồm có 3 chương : Chương 1 : Tổng quan về các hệ thống năng lượng tái tạo Chương 2 : Nghiên cứu các bộ biến đổi DC-DC Chương 3 : Tổng hợp bộ điều khiển cho các bộ biến đổi DC-DC bidrectional Trong quá trình nghiên cứu, với sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Điện tự động Công nghiệp đặc biệt là thầy giáo TH.S PHẠM TUẤN ANH, cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành được đồ án này. Sinh viên Mai Đình Hiển CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Sơ đồ khối chung trình bày về điện tử công suất kết hợp cùng với hệ thống DE (distributed energy) trình bày trong hình 1.1. Các giao diện điện tử công suất cho phép các nguồn điện từ các hệ thống phân phối năng lượng và biến đổi thành các nguồn năng luợng có yêu cầu điện áp và tần số . Đối với các hệ thống dự trữ , năng luợng có thể chảy theo hai chiều giữa nguồn dự trữ và lưới. Hình 1.1 minh họa hệ thống phân phối năng lượng bao gồm có bốn modul chính của giao diện điện tử công suất. Nó bao gồm modul biến đổi nguồn đầu vào, một modul nghịch lưu, modul đầu ra và modul điều khiển. Đường mũi tên một chiều thể hiện năng lượng chỉ chảy theo một chiều còn đường mũi tên hai chiều cho thấy năng lượng chảy theo hai chiều. Việc thiết kế modul biến đổi nguồn đầu vào phụ thuộc vào đặc tính của nguồn năng lượng hoặc của các ứng dụng dự trữ năng lượng. Hệ thống phân phối năng lượng có đầu ra là xoay chiều thường có tần số thay đổi như các hệ thống năng lượng sức gió, tuabin, hệ thống dự trữ bánh đà cần thiết phải có bộ biến đổi AC-DC . Đối với các hệ thống có đầu ra là DC như hệ thống quang điện, pin nhiên liệu, ắc quy thì cần thiết phải có một bộ biến đổi DC-DC để chuyển đổi điện áp DC thành điện áp phù hợp. Modul nghịch lưu DC-AC là modul chung để chuyển đổi điện áp một chiều DC thành điện áp AC phù hợp với lưới.
Hình 1.1: Sơ đồ khối của hệ thống điện tử công suất điển hình 1.2. HỆ THỐNG QUANG ĐIỆN 1.2.1. khái quát chung Công nghệ quang điện liên quan đến việc chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành năng luợng điên bằng phuơng pháp của một tế bào năng luợng mặt trời . một tế bào năng luợng mặt trời thường được sản xuất bằng các thiết bị bán dẫn như silicon tinh thể và hấp thụ ánh sáng mặt trời tạo ra điện thông qua một quá trình hiệu ứng quang điện . hiệu quả của một tế bào năng lượng mặt trời được xác định bởi khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện có thể sử dụng được và thường là khoảng 10-15%. Do đó, để sản xuất số lượng đáng kể năng lượng điện, các tế bào năng lượng mặt trời phải có diện tích bề mặt lớn. Các tế bào năng lượng mặt trời thường được sản xuất riêng lẻ và kết hợp với nhau thành các modul bao gồm từ 36 tới 72 tế bào, tuỳ thuộc vào điện áp và dòng điện đầu ra của các modul. Các modul khác nhau về kích thước của nhà sản xuất , nhưng thường là từ 0,5 đến 1m2 . và tạo ra khoảng 100W/m2 năng lượng trong điều kiện tối đa cho 1 modul với hiệu suất khoảng 10% . Ngoài ra các modul cũng có thể đuợc nhóm lại với nhau với khối lượng và cấu hình khác nhau (đuợc nói rõ ở phần sau) để tạo thành các mảng có đặc tính dòng điện và điện áp đặc trưng. Phân biệt giữa modul và các mảng là rất quan trọng khi xem xét giao diện điện tử công suất. Hình 1.2 trình bày các tấm PV (Photovoltaic) điển hình cấu thành mảng . Đối với một hệ thống PV(Photovoltaic) điện áp DC đầu ra là 1 hằng số có độ lớn phụ thuộc vào cấu hình mà trong đó các tế bào năng lượng mặt trời/modul được kết nối. mặt khác , dòng điện đầu ra của hệ thống PV chủ yếu phụ thuộc vào bức xạ năng lượng mặt trời sẵn có.yêu cầu chính của các giao diện điện tử công suất là việc chuyển đổi điện áp DC được tạo ra thành điện áp AC thích hợp cho các hộ tiêu thụ và các kết nối đa năng.Thông thường độ lớn điện áp DC của các mảng PV được yêu cầu phải tăng lên đến một giá trị cao hơn bằng cách sử dụng các bộ biến đổi DC-DC trước khi chuyển đổi thành AC thích hợp. bộ nghịch lưu DC-AC lúc đó được sử dụng để chuyển đổi thành điện áp 60Hz AC. Quá trình điều khiển điện áp và dòng điện đầu ra của các mảng phải được tối ưu hoá dựa trên điều kiện thời tiết .Các thuật toán điều khiển chuyên môn hoá được gọi là điểm giám sát công suất lớn nhất(MPPT) để liên tục tách ra số lượng tối đa công suất từ các mảng trong điều kiện khác nhau . Quá trình điều khiển MPPT và tăng điện áp thường được thực hiện bằng các bộ biến đổi DC-DC , khi đó bộ nghịch lưu DC-AC đuợc sử dụng để điều khiển dòng điện lưới.
Hình 1.2: Các mảng PV 1.2.2. Cấu hình của hệ thống quang điện Các modul PV(Photovoltaic) được kết nối với nhau thành các mảng để sản xuất được số lượng điện năng lớn.Các mảng sau đó được kết nối với các thành phần của hệ thống như các bộ nghịch lưu để biến đổi nguồn DC được sản xuất từ các mảng thành AC để cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện năng.các bộ nghịch lưu cho hệ thống PV thực hiện nhiều chức năng khác nhau , nó biến đổi nguồn DC tạo ra thành nguồn AC tương thích với tiện ích. Nó cũng bao gồm chức năng bảo vệ để kiểm tra các kết nối của lưới và nguồn PV và có thể cách ly mảng PV nếu có vấn để xảy ra. Biến tần giám sát các điều kiện thiết bị đầu cuối của modul PV và bao gồm MPPT (Maximum power point tracking) để tăng tối đa khả năng thu năng lượng .MPPT duy trì hoạt động của mảng PV đạt hiệu quả cao nhất có thể qua một loạt các điều kiện đầu vào có thể thay đổi tuỳ theo các ngày và các mùa. Hệ thống PV có thể được cấu trúc thành nhiều cấu hình hoạt động . Mỗi cấu hình dựa trên giao diện điện tử công suất mà nó kết nối với các hệ thống lưới điện.Hình 1.3 trình bầy cấu hình ờ đó một biến tần tập trung được sử dụng. đây là một là cấu trúc phổ biến duy nhất đã sử dụng . Các modul PV được kết nối nối tiếp hoặc song song với nhau và kết nối tới bộ biến đổi tập trung DC-AC . Ưu điểm chính của thiết kế này là nếu biến tần là bộ phận tốn kém nhất của hệ thống, thì hệ thống này có chi phí thấp nhất vì có mỗi sự hiện diện cuả biến tần . Những bất lợi chính của cấu hình này là các tổn thất công suất có thể cao hơn do sự không phù hợp giữa các modul PV và sự hiện diện của các diot String (chuỗi). Một bất lợi khác là cấu hình này có một điểm duy nhất hỏng tại biến tần , do vậy nó có độ tin cậy thấp hơn.
Hình 1.3: cấu hình tập trung PV Hình 1.4 trình bày cấu hình một chuỗi mảng hệ thống PV. Một loạt các tấm PV được kết nối theo hình thức một chuỗi. Thông thường, 15 tấm được kết hợp với nhau trong chuỗi và kết nối với nhau thông qua lợi ích cùng với một biến tần cho mỗi chuỗi. Ưu điểm chính của cấu trúc liên kết này là không có tổn thất do ghép nối các diot chuỗi và công suất lớn nhất điểm theo dõi có thể áp dụng cho mỗi chuỗi. Điều này đặc biệt hữu ích khi nhiều chuỗi được gắn trên các bề mặt cố định trong định hướng khác nhau. Những bất lợi chính của cấu hình này là do chi phí tăng lên của việc bổ sung biến tần. Điện áp đầu vào từ các chuỗi PV có thể đủ lớn để tránh phải khuếch đại điện áp . Nhưng chi phí cho các tấm PV vãn còn khá đắt , khuếch đại điện áp có thể thêm vào cùng với chuỗi biến tần để giảm đi các modul PV .[6]. Chuỗi biến tần đa năng, một sự phát triển của chuỗi biến tần , có một vài chuỗi được đưa qua bộ biến đổi DC-DC để tăng điện áp lên và sau đó được kết nối với bus DC thông thường. Một biến tần DC-AC thông thường sau đó được sử dụng để kết nối với lưới. Một chuỗi hệ thống PV đa năng được trình bày như ở hình 1.4.
(a)
(b) Hình 1.4: Các mảng PV với cấu trúc nhiều chuỗi Hình 1.5 trình bày cấu hình mà mỗi modul PV được ghép nối với biến tần riêng của nó.thiết kế này được biết đến như một modul AC, Ưu điểm của hệ thống là nó đơn giản để thêm các modul vì mỗi một modul có một biến tần DC-AC riêng và được kết nối tới lưới được thực hiện bằng cách kết nối các wirings trường biến tần AC với nhau. Ngoài ra còn có một sự cải thiện tổng thể độ tin cậy của hệ thống bởi vì không có điểm thất bại duy nhất cho hệ thống. Nó có độ linh hoạt cao . Tuy nhiên các vi dụ này vẫn còn rất tốn kém so với hệ thống PV thông thường vì phải sử dụng nhiều biến tần Các tổn thất điện năng của hệ thống là giảm do sự không tương thích giữa các phần giảm, nhưng các tổn thất liên tục trong biến tần có thể là giống như đối với các biến tần chuỗi.Các thiết bị điện tử công suất được lắp đặt bên ngoài cùng với các tấm PV và cần phải được thiết kế để hoạt động trong môi trường ngoài trời .Các modul AC là một lựa chọn đầy hứa hẹn cho tương lai vì nó có thể được sử dụng cho các cá nhân mà không cần am hiểu về chuyên ngành.
Hình 1.5: Cấu trúc của modul điện tử công suất AC 1.2.3. Cấu trúc điện tử công suất Cấu trúc điện từ công suất cho hệ thống PV có thể được phân loại dựa trên số lượng giai đoạn xử lý công suất vị trí của tụ điện tách điện, máy biến áp sử dụng, và các loại giao diện mạng lưới .[6]. a. Một pha - một tầng Cấu trúc chủ yếu cho biến tần PV là một pha , mạch như hình 1.6 . điện áp đầu ra của bộ biến đổi DC từ các mảng được đưa qua tụ bộ lọc . tụ lọc được sử dụng để làm giảm dòng sóng hài ở các mảng . Đầu ra của tụ được kết nối tới một bộ biến đổi cầu full bridge và đầu ra của bộ biến đổi được nối tới một cuộn cảm , hạn chế tần số cao và đưa vào hệ thống AC tổng điện áp đầu ra việc điều khiển tương thích các công tắc và có bộ điều khiển nối tiếp điều khiển các xung dương và xung âm của các nửa chu kỳ dương và âm của điện áp hình sin. Để cho phép hoạt động hoặc đạt được chỉ số công suất thì các công tắc phải được điều khiển để đáp ứng được điện áp đầu ra đạt yêu cầu. Điều khiển vòng lặp được sử dụng để đồng bộ hóa điện áp đầu ra của biến tần và điện áp lưới. Các mảng PV lúc đó được kết nối với lưới thông qua một biến áp cách ly. Có một vài hạn chế của cấu trúc này , đầu tiên tất cả các modul được kết nối với các thiết bị cùng một MPPT. Điều này gây tổn thất công suất nghiêm trọng.
Hình 1.6: Cấu trúc một pha- một tầng b. một pha nhiều bậc Để tránh cồng kềnh, máy biến ấp tần số thấp được coi là một thành phần thô chủ yếu là do kích thước là hiệu quả thấp . Hệ thống chuyển đổi nhiều bậc được sử dụng rộng rãi cho thế hệ PV .Phổ biến nhất là cấu trúc 2 bậc bao gồm có một bộ biến tần DC-AC điều chế độ rộng xung cùng với một vài bộ biến đổi DC-DC được kết nối với nhau.Nói chung bộ biến đổi DC-DC thực hiện theo dõi điểm công suất lớn nhất và khuếch đại điện áp.Các biến tần DC-AC full bridge điều khiển dòng điện lưới bằng hoạt động PWM. Một thiết kế đơn giản cho biến tần nhiều bậc trình bày ở hình 1.7, trong đó sử dụng một biến áp tần số cao cho việc kết nối điện áp 1 pha vào lưới.Điện áp DC đầu vào được đảo chiều để tạo ra một AC tần số cao bên phần sơ cấp của biến áp tần số cao . điện áp thứ cấp của biến áp được chỉnh lưu kết quả điện áp DC đầu ra được đưa qua một bộ biến tần nguồn dòng thyristor . dòng đầu ra yêu cầu phải sin và cùng pha với điện áp dây . Các dạng sóng điện áp đó được phải tham chiếu với dạng sóng hình sin của dòng điện có biên độ được xác định theo một bộ điều khiển. biến tần có thể được điều khiển bằng cách sử dụng các bộ điều chỉnh dòng điện
Hình 1.7: Cấu trúc một pha nhiều tầng c. Ba pha Đối với hệ thống trên 10kw, hầu hết thường sử dụng biến tần 3 pha .Nhũng cấu hình mô tả cho hệ thống 1 pha có thể sử dụng cho hệ thống 3 pha . việc cách ly với lưới có thể sử dụng 1 máy biến áp tần số cao (biến áp xung).Trong trường hợp sau cần bổ sung một bộ biến đổi DC từ các tấm PV thành AC tần số cao. Hình 1.8 trình bày một cấu trúc cơ bản của hệ thống 3 pha có sử dụng một biến áp 3 pha. Đầu ra DC của các mảng PV được kết nối với một tụ lọc .Đầu ra của tụ lọc được đưa tới đầu vào của biến tần nguồn áp 3 pha . Đầu ra của mỗi pha được nối với 1 cuộn cảm và 1 tụ điện để giảm sóng hài bậc cao trước khi đưa vào hệ thống AC. Tổng điện áp đầu ra AC tương thích với bộ điều khiển của các thiết bị chuyển mạch. Một biến áp 3 pha được sử dụng để kết nối với lưới. Các cấu hình khác nhau không sử dụng biến áp có thể áp dụng cho hệ thống PV , tuy nhiên những cấu trúc đó thường được sử dụng cho các quốc gia châu âu và nhật bản vì ở đó việc nối đất cho biến tần là không bắt buộc. tại hoa kỳ yêu cầu hệ thống nố đất và phải giám sát việc nối đất khi điện áp vượt quá 50V.
Hình 1.8: Cấu trúc biến áp ba pha Hình 1.9 một biến áp được đưa vào bộ biến đổi DC tần số cao. Cấu trúc này rất hữu ích cho cấu hình nhiều chuỗi. ở đó mỗi chuỗi được kết nối với 1 bus DC và chuyển sang lưới AC tương thích bằng cách sử dụng duy nhất 1 biến tần DC-AC.
Hình 1.9: Cấu trúc nhiều chuỗi có sử dụng biến áp tần số cao 1.2.4. Tổng quan về điện tử công suất và điều khiển Từ những giả thiết trong các mục trước. có thể thấy rằng cấu trúc chung nhất cho cấu trúc điện tử công suất để ứng dụng của hệ thống PV là bộ biến đổi DC-DC được nhúng cùng với một biến áp tần số cao , cùng với biến tần DC-AC được sử dụng như trình bày ở hình 1.9. Nhìn chung MPPT và điện áp tăng lên nhờ việc điều khiển bộ biến đổi DC-DC . điều khiển dòng chảy công suất tới lưới , hình sin và chỉ số công suất được điều khiển bởi bộ biến tần DC-AC. Sơ đồ khối đơn giản cho hệ thống PV cùng với giao diện điện tử công suất và điều khiển được trình bày trên hình 1.10. Các mạch điện tử công suất trình bày trên hình 1.10 bao gồm có một bộ biến đổi DC-DC và một bộ biến tần ba pha. Bộ biến đổi DC-DC dựa trên nghịch lưu nguồn dòng cầu full bridge và biến áp tần số cao được nhúng vào và chỉnh lưu. Như vậy bộ nghịch lưu này bao gồm việc cách ly giữa chuỗi PV và lưới . hệ thống này dễ dang thục hiện việc nối đất và phù hợp với Điều NEC 690 yêu cầu . Tầng vào nguồn dòng có lợi vì nó giảm yêu cầu cho các tụ lọc mắc song song với các chuỗi PV . Điện áp ra của chuỗi PV ban đầu được chuyển thành điện áp AC có tần số cao , cách ly và tăng điện áp lên thông qua việc sử dụng một biến áp tần số cao Điện áp thứ cấp của biến áp được chỉnh lưu sử dụng chỉnh lưu cầu full bridge .Điện áp DC chỉnh lưu sẽ tương thích với điện áp AC và sau đó được kết nối tới lưới bằng việc sử dụng một biến tần 3 pha nguồn áp. Theo dõi điểm công suất tối đa(MPP) của mảng PV là một vấn đề cơ bản của hệ thống PV.Trong những năm qua nhiều phương pháp MPPT đã được phát triển và thực hiện Những phương pháp này khác nhau về độ phức tạp, yêu cầu cảm biến, tốc độ hội tụ, chi phí, hiệu quả, phần cứng thực hiện, phổ biến, tên của một số phương pháp như : hill climbing, perturb and observe, incremental conductance, fractional open-circuit voltage, fractional short-circuit current, fuzzy logic and neural network control, ripple correlation control, current sweep, DC-link capacitor droop control, load-current or load-voltage maximization, and dP/dV or dP/dI feedback control. Hình 1.10 giới thiệu một phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả cho MPPT. Bằng cách đo điện áp và dòng điện. công suất đầu ra của mảng PV được tính toán và so sánh với công suất ra của mảng PV thực tế .Phụ thuộc vào kết quả so sánh chu kỳ duty được thay đổi để điều khiển dòng đầu vào cho biến tần nguồn dòng. Quá trình này lặp lại cho đến khi điểm công suất tối đa đạt tới. Các loại bộ điều khiển của MPPT cũng được phát triển trong khuôn khổ của cùng một bộ điều khiển. hơn nữa ngoài ra bộ điều khiển có thể được thiết kế để điều khiển biên độ điên áp AC tần số cao ở bên phần sơ cấp của biến áp. Có 2 chế độ điều khiển cơ bản cho việc kết nối biến tần vào lưới. Một là điều khiển dòng điện dòng điện không đổi, cách khác là điều khiển công suất không đổi nó vẫn còn gây nhiều tranh cãi nếu một biến tần nên cho phép điều chỉnh điện áp trong khi kết nối với lưới. Các tiêu chuẩn dòng điện IEEE 1547 không cho phép phân phối sản lượng để chủ động điều chỉnh điện áp, trong khi một số người trong ngành đề xuất điều chỉnh điện áp có thể có một số tác động tích cực trên lưới điện (Ye và cộng sự năm 2006.). Điều chỉnh cho việc kết nối biến tần được trình bày với công suất không đổi hình 1.10
Hình 1.10: Cấu trúc chung điều khiển của hệ thống PV 1.3. PIN NHIÊN LIỆU 1.3.1. Khái quát chung Pin nhiên liệu hiện đang được phát triển có thể được sử dụng để thay thế cho động cơ xe đốt trong cũng như các ứng dụng cho việc phát điện . Một tế bào nhiên liệu là một thiết bị điện hóa học nó sản xuất ra điện mà không cần qua giai đoạn trung gian nào cả. Những lợi ích quan trong nhất của pin nhiên liệu là lượng khí thải, khí của hiệu ứng nhà kính thấp và mật độ năng lượng cao.Mật độ năng lượng của một tế bào nhiên liệu điển hình là 200Wh/l ,nó gần mười lần của ắc quy. Hiệu suất của pin nhiên liệu cũng khá cao khoảng từ 40-60%. Nếu nhiệt lượng thải ra mà được sử dụng cho đồng phát , thì hiệu quả tổng của hệ thống này lên tới 80% .một tế bào nhiên liệu ổn định tiêu biểu của hệ thống trình bày ở hình 1.11.
Hình 1.11: Tế bào của hệ thống pin nhiên liệu Pin nhiên liệu có thể phân loại thành 5 loại dựa vào chất điện phân hóa học : pin nhiên liệu trao đổi màng proton (PEMFC);pin nhiên liệu oxit rắn ; pin nhiên liệu dùng cacbonnat nóng chảy;  pin nhiên liệu kiểu axit phôtphoric; pin nhiên liệu ngậm nước có tính kiềm. Trong các loại pin nhiên liệu này thì PEMFC đang được phát triển nhanh chóng như là một nguồn năng lượng chính trong cung cấp điện và phân phối điện vì mật độ điện cao ,nhiệt độ làm việc thấp, bền và cấu trúc đơn giản. Đối với các loại pin nhiên liệu PEM, hydro và khí oxy được đưa vào trong các pin nhiên liệu. Anot của các pin nhiên liệu – là một kết nối tiêu cực để dẫn các điện tử - những hạt được giải phóng từ các phân tử hydro áp lực, làm ăn mòn các kênh do sự phân bố đều của khí hydro áp lực trên bề mặt của chất xúc tác. Cathode là kết nối tích cực của các tế bào nhiên liệu,nó mang lại điện tử từ các mạch điện bên ngoài tới các chất xúc tác, nơi mà nó kết hợp với các ion hydro và ôxy, tạo thành nước, đó là các sản phẩm phụ của các pin nhiên liệu. Chất điện phân là màng trao đổi proton, một loại vật liệu đặc biệt được điều trị, cho phép truyền dẫn các ion tích điện dương, trong khi không cho phép các điện tử đi qua nó. Có một chất xúc tác tạo điều kiện cho các phản ứng của oxy và hydro. Chất xúc tác này thường làm bằng bột bạch kim phủ trên một giấy than hoặc vải. Chất xúc tác là lỗ hổng để tăng tối đa diện tích bề mặt tiếp xúc giữa khí hydro và oxy. Phía bạch kim tráng của bề mặt chất xúc tác là chất điện phân. Hình 1.12 dưới đây cho thấy một hình ảnh của một tế bào nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC). Phản ứng được mô tả trong một tế bào, dẫn đến tạo ra điện áp khoảng 0,7 vôn. Nhiều pin nhiên liệu thường được ghép nối tiếp với nhau thành một bộ để tăng điện áp lên. (Distributed Utility Associates 2003).
Hình 1.12: Quá trình trao đổi proton Một số vấn đề kỹ thuật cần được khắc phục trước khi PEMFC có thể được áp dụng rộng rãi cho mục đích năng lượng tĩnh. Hầu hết các hệ thống sử dụng vật liệu đắt tiền và có một thời gian sử dụng ngắn trước khi hư hỏng .Việc sử dụng hydro tinh khiết gây ra sự tổn