Potencjał diagnostyki defektów ogniw paliwowych
Ogniwa paliwowe to urządzenia do konwersji elektrochemicznej, przekształcające energię zmagazynowaną w wiązaniach chemicznych na energię elektryczną, ale bez procesu spalania. SOFC mogą działać na różnych paliwach, a w wyniku wysokiej temperatury ich pracy powstają gorące gazy wydechowe, które można wykorzystać na przykład w systemach CHP. Jednym z najważniejszych czynników utrudniających szersze wprowadzenie mikrosystemów CHP na rynek jest brak metod diagnostyki SOFC, umożliwiających zmniejszenie liczby awarii, wydłużenie okresu eksploatacji i zmniejszenie kosztów obsługi ogniw. W ramach projektu GENIUS (Generic diagnosis instrument for SOFC systems) duże europejskie konsorcjum badało możliwość rozwiązania tego problemu przy pomocy uogólnionego podejścia. Korzystając ze środków unijnych, naukowcy pracowali nad ogólnym narzędziem do diagnostyki stanu SOFC, wykorzystując otrzymywane w łatwy sposób pomiary oraz ich odchylenie od parametrów referencyjnych. Obecnie złożoność systemu SOFC utrudnia testowanie parametrów związanych z podzespołami wewnętrznymi. Dlatego też modele są zbyt skomplikowane, by można było je wykorzystać w czasie rzeczywistym. Uczestniczący w projekcie badacze porównali dwie metody diagnostyczne. Obie umożliwiały detekcję zarówno w linii produkcyjnej, jak i poza nią. W pierwszym przypadku głównym celem jest zapewnienie bezpieczeństwa zakładu oraz spełnienie wymagań prawnych. Z kolei diagnostyka poza linią produkcyjną jest ważna dla planowania konserwacji i napraw. W pracach nad dwiema metodami wykorzystano dane uzyskane przy pomocy spektroskopii impedancji elektrochemicznej w prawdziwym komercyjnym systemie SOFC. Pierwsza metoda jest oparta na analizie różnić między wartościami zmierzonymi doświadczalnie a wartościami szacowanymi. Przekroczenie przez wartość resztkową z góry określonego progu oznacza wykrycie defektu. W drugiej metodzie wykorzystano rozpoznawanie wzorców. Ze zmierzonych sygnałów wyodrębniono wskaźniki stanu technicznego i sklasyfikowano jest zgodnie z matematycznym zachowaniem lub wzorcem zmian. W badaniach uwzględniono fakt, że każdy partner przemysłowy ma własny zbiór wymagań dotyczących takiego narzędzia, przez co bardzo trudno jest stworzyć rozwiązanie uogólnione. Ponadto zastosowanie w diagnostyce o kluczowym znaczeniu dla bezpieczeństwa wymaga znaczących badań dodatkowych, które pozwolą określić opisane progi, a jest to jeden z powodów stosunkowo wysokiej zachowawczości aktualnych systemów diagnostycznych. Partnerzy uznali, że tego rodzaju narzędzia są przydatne, ale należało by je opracowywać indywidualnie, a nie jako uniwersalne rozwiązanie.
Słowa kluczowe
Defekt ogniw paliwowych, SOFC, wykrywanie defektów, systemy CHP, diagnostyka
