Анализ теплового баланса батареи твёрдооксидных топливных элементов

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

В работе анализируется тепловой баланс батареи твёрдооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Установлено существование в общем случае трёх температурных точек, удовлетворяющих уравнению теплового баланса батареи ТОТЭ. Первая точка является тривиальной и соответствует полностью остывшему состоянию батареи ТОТЭ. Вторая температурная точка соответствует существенно неустойчивому состоянию и, наконец, третья точка отвечает нормальному рабочему состоянию батареи ТОТЭ и является устойчивой. Разница между третьей и второй точками определяет температурный запас, в пределах которого батарея способна к самопроизвольному разогреву. Отмечена аналогия с диаграммой Семёнова для химических реакторов.

Авторы:

Аверьков Игорь Сергеевич, Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, 111116, г. Москва, ул. Авиамоторная, 2, averkov@ciam.ru

Байков Алексей Витальевич, Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, 111116, г. Москва, ул. Авиамоторная, 2, baykov@ciam.ru

Яновский Леонид Самойлович, Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, 111116, г. Москва, ул. Авиамоторная, 2, yanovskiy@ciam.ru

Ключевые слова:

топливные элементы, ТОТЭ, батарея, вольт-амперная характеристика, термодинамика, тепловой баланс, диаграмма Семёнова

Литература

1. Коровин Н. В. Топливные элементы и электрохимические установки. М.: Изд-во Моск. энерг. ин-та, 2005.
2. Minh N. Q., Takahashi Т. Science and Technology of Ceramic Fuel Cells. Elsevier, 1995.
3. Cordiner S., Mariani A., Mulone V. CFD-Based Design of Microtubular Solid Oxide Fuel Ceils // J. Heat Transfer. June 2010. Vol. 132. P. 062801–1–062801–15.
4. Синярев Г. Б., Ватолин Н. А., Трусов Б. Г., Моисеев Г. К. Применение ЭВМ для термодинамических расчётов металлургических процессов. М: Наука, 1982.
5. Гурвич Л. В., Вейц И. В., Медведев В. А., Хачкурузов Г. А., Юнгман B. С., Бергман Г. А., Байбуз В. Ф., Иориш B. С., Юрков Г. Н., Горбов С. И., Куратова Л. Ф., Ртищева Н. П., Пржевальский И. Н., Зицерман В. Ю., Леонидов B. Я., Ежов Ю. С., Томберг С. Э., Назаренко И. И., Рогацкий А. Л., Дорофеева О. В., Демидова М. С. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: в 4 т. М.: Наука, 1982. 1978–1982.
6. Гостев В. А. Параметры и характеристики камеры ЖРД. Методология исследования: учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.
7. Васильев А. П., Кудрявцев В. М., Кузнецов В. А., Курпатенков В. Д., Обельницкий А. М., Поляев В. М., Полуян Б. Я. Основы теории и расчёта жидкостных ракетных двигателей: в 2 кн. Кн. 1. Учебник для авиац. спец. вузов / под ред. В. М. Кудрявцева. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1993.
8. Аверьков И. С., Байков А. В., Разносчиков В. В. Термодинамика твёрдооксидного топливного элемента // Альтернативная энергетика и экология. 2012. № 02 (106). С. 11–18.
9. Кутателадзе С. С., Боришанский В. М. Справочник по теплопередаче. Л.; М.: Госэнергоиздат, 1958.
10. Иванов В. В., Липилин А. С., Спирин А. В., Ремпель Ал. А., Паранин С. Н., Хрустов В. Р., Шкерин С. Н., Валенцев А. В., Журавлёв В. Д. Формирование многослойных структур твёрдооксидного топливного элемента // Альтернативная энергетика и экология. 2007. № 2(46). С. 75–88.
11. Singhal S. C. Advances in solid oxide fuel cell technology // Solid State Ionics. 2000. Vol. 135. P. 305–313.
12. Быков В. И., Цыбенова С. Б. Нелинейные модели химической кинетики. М.: КРАСАНД, 2011.

Журнал:

2014. Т. 14, № 2,

Рубрика:

Топливные элементы

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2014-14-2-101-108

Текст в формате PDF:

скачать

(downloads: 65)