Modelowanie osiągów niskoemisyjnych ogniw paliwowych za pomocą modeli matematycznych typu CFM.

Marcin Daniel Lemański; Janusz Badur; Paweł Ziółkowski; Sebastian Kornet

Modelowanie osiągów niskoemisyjnych ogniw paliwowych za pomocą modeli matematycznych typu CFM.

Abstract

W artykule przedstawiono matematyczny model rurkowego ogniwa paliwowego i jego implementację do własnego kodu typu CFM (Computational Flow Mechanics) o nazwie COM-GAS. Kody numeryczne CFM pozwalają przewidzieć podstawowe parametry ogniwa takie jak: prąd, napięcie, skład spalin etc. Napięcie generowane przez ogniwo paliwowe wyznaczono na podstawie rozszerzonego równania Nernsta. Skład spalin oszacowano opierając się o stałą równowagi reakcji shiftingu. Poza tym, reakcja reformingu metanu oraz reakcja elektrochemiczna wodoru i tlenu zostały założone i wprowadzone do modelu. Porównano wyniki symulacji numerycznej z dostępnymi wynikami eksperymentów. Należy podkreślić, że różnice, z wyjątkiem eksperymentu Tomlina, są poniżej 5%. Udowodniono, że wzrost gęstości prądu obniża sprawność elektryczną SOFC, zatem ogniwa paliwowe zazwyczaj powinny pracować na niskiej gęstości prądu elektrycznego, z odpowiadającą temu sprawnością na poziomie 45-50% i z niskim poziomem emisji zanieczyszczeń (zerowa emisja zanieczyszczeń jest w przypadku spalania wodoru). Obecnie, w konwencjonalnych elektrowniach sprawność elektryczna i poziom emisji zanieczyszczeń kształtują się odpowiednio na poziomie 40- 45% i 1,00 kgCO2/kWh.

Authors (4)

Marcin Daniel Lemański
- Instytut Maszyn Przepływowych PAN Zakład Konwersji Energii
Janusz Badur
- Instytut Maszyn Przepływowych PAN Zakład Konwersji Energii
Paweł Ziółkowski
- Instytut Maszyn Przepływowych PAN Zakład Konwersji Energii
Sebastian Kornet
- Instytut Maszyn Przepływowych PAN Zakład Konwersji Energii

Cite as

Full text

full text is not available in portal

full content of the article see on external site open in new tab

Keywords

Details

Category:: Monographic publication
Type:: rozdział, artykuł w książce - dziele zbiorowym /podręczniku o zasięgu krajowym
Title of issue:: Zarządzanie Energią i Teleinformatyka : ZET 2013 ;Materiały i Studia strony 51 - 70
Language:: Polish
Publication year:: 2013
Bibliographic description:: Lemański M., Badur J., Ziółkowski P., Kornet S.: Modelowanie osiągów niskoemisyjnych ogniw paliwowych za pomocą modeli matematycznych typu CFM.// Zarządzanie Energią i Teleinformatyka : ZET 2013 ;Materiały i Studia/ ed. H. Kaproń Lublin: KAPRINT, 2013, s.51-70
Verified by:: Gdańsk University of Technology