Каковы основные направления исследований топливных элементов в настоящее время? Есть ли будущее у карбонатных топливных элементов? -Литий-ионный аккумулятор
Топливные силовые элементы напрямую преобразуют химическую энергию (топливо) в электрическую. Они обладают такими преимуществами, как высокая эффективность и низкое загрязнение окружающей среды. В последние годы им уделяется большое внимание со всех сторон. Расплавленные карбонатные топливные элементы (MCFC) работают при высоких температурах (около 650 °C) и могут использовать отходящее тепло выхлопных газов и газовые турбины для выработки электроэнергии. Поэтому они обладают более высокой эффективностью и являются одним из основных направлений современных исследований топливных элементов.
В прошлом было достигнуто много достижений в исследованиях топливных силовых элементов MCFC, в том числе демонстрационный проект MCFC мощностью 2,85 МВт компании Proect, MCFC мощностью 15 кВт, успешно исследованный Шанхайским университетом Цзяо Тун, и MCFC мощностью 100 кВт, который в настоящее время изучается. Несмотря на это, как энергетическая система нового поколения, существует множество аспектов рабочего механизма топливных силовых элементов, будь то процесс электрохимической реакции, процесс тепломассообмена, процесс течения окислителя и топлива внутри батареи или установившееся состояние топливного силового элемента. и динамические характеристики нуждаются в дальнейшем изучении. Только на основе усвоения правил можно правильно организовать эти процессы, чтобы топливные энергетические элементы действительно стали эффективной и чистой энергетической системой. (Оборудование с литий-ионными батареями)
Основное внимание в данной статье уделяется изучению динамических характеристик батарей MCFC. Исследование динамических характеристик необходимо не только для выявления температурного распределения, состояния потока и закономерностей изменения характеристик самого топливного элемента, но и для получения основных исходных данных для гибридной системы, образованной совмещением топливного элемента и газовой турбины. Многие физические параметры модели MCFC, изученные в данной статье, были получены из расплавленного карбонатного топливного элемента мощностью 15 кВт Научно-исследовательского института топливных элементов Шанхайского университета Цзяотун.
Внутренние характеристики силовых элементов MCFC Monomeric из расплавленного карбоната, как правило, плоского типа, состоящие из электродов-электролитов, каналов потока топлива, каналов потока окислителя, а также верхнего и нижнего сепараторов, см.
Рабочий процесс топливной силовой ячейки выглядит следующим образом: H2 в потоке топлива проходит реакцию окисления в аноде и использует ионы C3- в электролите для генерации H2O и C2, высвобождая электроны: +2e, O2 в потоке окислителя в катоде (катоде) А CO2 использует и захватывает электроны для генерации CO3- в электролит: (1/2) O2+CO2+2eCO3-, затем CO32- свободно диффундирует к аноду потока топлива, восполняя потребленный CO3' Прорастающие электроны анода проходят через ICathode во внешнем переходе цепи, образуя, таким образом, полную петлю, включающую перенос электронов и движение ионов. Интенсивность электрохимической реакции может быть выражена числом молей веществ, участвующих в электрохимической реакции, на единицу площади на электродной пластине-электролите в единицу времени, то есть скоростью электрохимической реакции. Видно, что процесс электрохимической реакции сопровождается сильным массообменным процессом. Приведенный выше рабочий процесс объяснил направление потока O2, CO2, CO3- и H2O. На каждые 2 г веществ (Ma), потребляемых в потоке топлива, 60 г (1/2O2 и CO2) веществ попадают в электрод со стороны окислителя с образованием CO3-, проходят через электролит и входят в поток топлива, превращаясь в CO2 и H2O. Это сильное влияние массовых процессов на внутренние термодинамические свойства топливных силовых элементов. Интенсивность массопереноса может быть выражена скоростью массообмена. Комбинацию процессов тепловыделения и передачи в топливном силовом элементе можно разложить следующим образом. Тепло, выделяемое внутри батареи, включает в себя тепло, выделяемое электрохимической реакцией, и тепло сопротивления, выделяемое током. Теплота электрохимической реакции в основном является теплотой образования воды, а теплота электрохимической реакции на единицу площади равна /моль; DS – изменение энтропии образующейся воды, /(mol. K); 7; — равномерная температура электродной пластины-электролита, К. Единица измерения Тепло сопротивления, выделяемое током области, представляет собой не только тепло электрохимической реакции и тепло сопротивления, но и тепло, поступающее в топливный элемент и отводимое из него потоком топлива и потоком окислителя. В следующем разделе будут установлены уравнения теплового и массового баланса для формирования математической модели динамического процесса топливного силового элемента.
Моноэлементный массо- и теплообмен МХФУ Принципиальная схема динамического процесса МХФУ Математическая модель 3.1 Общие сведения Способами передачи тепловой энергии внутри топливного силового элемента являются: теплообмен, вызванный массообменом счетчиком расхода топлива и окислителя взаимодействие электрода-электролита и сепаратора Конвекционный теплоноситель электрод радиационный теплообмен между электролитом и сепаратором и т.д.
В прошлом было достигнуто много достижений в исследованиях топливных силовых элементов MCFC, в том числе демонстрационный проект MCFC мощностью 2,85 МВт компании Proect, MCFC мощностью 15 кВт, успешно исследованный Шанхайским университетом Цзяо Тун, и MCFC мощностью 100 кВт, который в настоящее время изучается. Несмотря на это, как энергетическая система нового поколения, существует множество аспектов рабочего механизма топливных силовых элементов, будь то процесс электрохимической реакции, процесс тепломассообмена, процесс течения окислителя и топлива внутри батареи или установившееся состояние топливного силового элемента. и динамические характеристики нуждаются в дальнейшем изучении. Только на основе усвоения правил можно правильно организовать эти процессы, чтобы топливные энергетические элементы действительно стали эффективной и чистой энергетической системой. (Оборудование с литий-ионными батареями)
Основное внимание в данной статье уделяется изучению динамических характеристик батарей MCFC. Исследование динамических характеристик необходимо не только для выявления температурного распределения, состояния потока и закономерностей изменения характеристик самого топливного элемента, но и для получения основных исходных данных для гибридной системы, образованной совмещением топливного элемента и газовой турбины. Многие физические параметры модели MCFC, изученные в данной статье, были получены из расплавленного карбонатного топливного элемента мощностью 15 кВт Научно-исследовательского института топливных элементов Шанхайского университета Цзяотун.
Внутренние характеристики силовых элементов MCFC Monomeric из расплавленного карбоната, как правило, плоского типа, состоящие из электродов-электролитов, каналов потока топлива, каналов потока окислителя, а также верхнего и нижнего сепараторов, см.
Рабочий процесс топливной силовой ячейки выглядит следующим образом: H2 в потоке топлива проходит реакцию окисления в аноде и использует ионы C3- в электролите для генерации H2O и C2, высвобождая электроны: +2e, O2 в потоке окислителя в катоде (катоде) А CO2 использует и захватывает электроны для генерации CO3- в электролит: (1/2) O2+CO2+2eCO3-, затем CO32- свободно диффундирует к аноду потока топлива, восполняя потребленный CO3' Прорастающие электроны анода проходят через ICathode во внешнем переходе цепи, образуя, таким образом, полную петлю, включающую перенос электронов и движение ионов. Интенсивность электрохимической реакции может быть выражена числом молей веществ, участвующих в электрохимической реакции, на единицу площади на электродной пластине-электролите в единицу времени, то есть скоростью электрохимической реакции. Видно, что процесс электрохимической реакции сопровождается сильным массообменным процессом. Приведенный выше рабочий процесс объяснил направление потока O2, CO2, CO3- и H2O. На каждые 2 г веществ (Ma), потребляемых в потоке топлива, 60 г (1/2O2 и CO2) веществ попадают в электрод со стороны окислителя с образованием CO3-, проходят через электролит и входят в поток топлива, превращаясь в CO2 и H2O. Это сильное влияние массовых процессов на внутренние термодинамические свойства топливных силовых элементов. Интенсивность массопереноса может быть выражена скоростью массообмена. Комбинацию процессов тепловыделения и передачи в топливном силовом элементе можно разложить следующим образом. Тепло, выделяемое внутри батареи, включает в себя тепло, выделяемое электрохимической реакцией, и тепло сопротивления, выделяемое током. Теплота электрохимической реакции в основном является теплотой образования воды, а теплота электрохимической реакции на единицу площади равна /моль; DS – изменение энтропии образующейся воды, /(mol. K); 7; — равномерная температура электродной пластины-электролита, К. Единица измерения Тепло сопротивления, выделяемое током области, представляет собой не только тепло электрохимической реакции и тепло сопротивления, но и тепло, поступающее в топливный элемент и отводимое из него потоком топлива и потоком окислителя. В следующем разделе будут установлены уравнения теплового и массового баланса для формирования математической модели динамического процесса топливного силового элемента.
Моноэлементный массо- и теплообмен МХФУ Принципиальная схема динамического процесса МХФУ Математическая модель 3.1 Общие сведения Способами передачи тепловой энергии внутри топливного силового элемента являются: теплообмен, вызванный массообменом счетчиком расхода топлива и окислителя взаимодействие электрода-электролита и сепаратора Конвекционный теплоноситель электрод радиационный теплообмен между электролитом и сепаратором и т.д.
.png?imageView2/1/w/400/h/300)
