Zwiększanie sprawności ogniw paliwowych
Ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem (SOFC) pozwalają uzyskać wysoką sprawność elektryczną rzędu 55-60%, oraz ogólną sprawność wynoszącą nawet 90% w przypadku instalacji CHP, a dodatkowo umożliwiają obniżenie emisji. Przy pomocy SOFC można tworzyć komercyjne instalacje o mocy od kilkudziesięciu kW do kilku MW, a do ich zalet należy duża elastyczność pod względem paliwa: od wodoru po różne węglowodory, w tym zarówno biopaliwa, jak i paliwa kopalne. Problemem jest zapewnienie długiej żywotności systemów SOFC, uzależnionej od trwałości wszystkich podzespołów. Wymagane jest co najmniej 40 000 godzin pracy w przypadku małych systemów, a w przypadku dużych systemów żywotność ta musi być jeszcze dłuższa. Jednocześnie trzeba zmniejszyć nakłady kapitałowe do zaledwie 2000 EUR/kW w zastosowaniach przemysłowych, aby można było wejść na rynki komercyjne. Przedmiotem finansowanego ze środków UE projektu "Anode sub-system development & optimisation for SOFC systems" (ASSENT) było opracowanie metod zarządzania paliwem i wodę w systemach SOFC. Zarządzanie paliwem, w tym w szczególności recyrkulacja, ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wysokiej sprawności elektrycznej i wyeliminowania konieczności doprowadzania wody z zewnątrz. Recyrkulacja pozwala poprawić wydajność zużycia paliwa i dostarczać wodę potrzebną do reformowania paliw. Naukowcy pracujący w projekcie ASSENT ocenili różne procesy zarządzania paliwem i wodą, w tym metodę wykorzystującą dmuchawę, pompę strumieniową oraz obieg wody skraplanej z gazów wydechowych anody i odparowywanej z powrotem do układu paliwowego. W ramach projektu opracowano i przetestowano cztery różne podsystemy: dwa o dużej i dwa o małej skali. Podsystemy te można zastosować w systemie przedkomercyjnym po zakończeniu realizacji projektu. Zespół projektu ASSENT zwiększył zrozumienie systemu, opracował narzędzia diagnostyczne do kontroli całości systemów ogniw paliwowych i ocenił wykonalne komercyjnie rozwiązania podsystemowe. Pomoże to w stworzeniu podsystemów nadających się do produkcji masowej i do wdrożenia w spełniających wymogi w zakresie sprawności, żywotności i kosztów systemach budowanych w ramach przyszłych przedkomercyjnych projektów demonstracyjnych.
Słowa kluczowe
Elektrochemiczne ogniwo paliwowe, gospodarka wodna, sprawność, podsystem anodowy, recyrkulacja, dmuchawa, wyrzutnik, tryb uszkodzenia
