Analiza i porównanie układów energetycznych zawierających węglanowe ogniwo paliwowe

• Autorzy: Wołowicz M. , Milewski J. , Badyda K.

Warianty tytułu

EN

Analysis and comparison of molten carbonate fuel cell hybrid systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę i porównanie układów energetycznych zawierających węglanowe ogniwo paliwowe. Omówiono różne konfiguracje takich układów poczynając od najprostszej, czyli ogniwa pracującego samodzielnie, a kończąc na hybrydowych układach z turbiną gazową, parową i powietrzną. Omówiono również główne parametry pracy układów energetycznych z węglanowym ogniwem paliwowym istotne z punktu widzenia usytuowania ogniwa paliwowego w takim układzie. Wytypowano główne parametry, które są uniwersalne dla każdego układu energetycznego współpracującego z ogniwem. Są to: ilość paliwa jakie zostało utlenione w procesach elektrochemicznych zachodzących w ogniwie (zarówno całkowita jak i procentowa), temperatura pracy ogniwa, ciśnienie pracy i straty ciśnienia, sprawność i moc ogniwa.

EN

The article presents an analysis and comparison of molten carbonate fuel cell hybrid systems. Discusses the different configurations of such systems starting from the simplest, ie. independently working fuel cell and ending with the hybrid systems containing gas, steam and air turbine. It also discusses the main parameters of the energy systems containing molten carbonate fuel cell relevant to the location of the fuel cell in such system. Main parameters that are universal for all the systems are presented and described. These are: the amount of fuel that has been oxidized in the electrochemical processes occurring in the fuel cell (both total and percentage), the fuel cell operating temperature, operating pressure and pressure loss, cell efficiency, power of the fuel cell.

Słowa kluczowe

PL

węglanowe ogniwa paliwowe; układy hybrydowe

EN

molten carbonate fuel cells; hybrid systems

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4
• Strony: 66--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Wołowicz M.

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej
• [e-mail]

autor

Milewski J.

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

autor

Badyda K.

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Amorelli A., M. B. Wilkinson, P. Bedont, P. Capobianco, B. Marcenaro, F. Parodi, and A. Torazza: An experimental investigation into the use of molten carbonate fuel cells to capture CO2 from gas turbine exhaust gases. Energy, 29(9-10), 1279 – 1284, 6th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, 2004.
• [2] Badyda K., W. Bujalski, and J. Milewski: District heating, cogeneration and heat accumulation, in PASI 2010 Energy. Water and Global Climate Change as a Regional Agenda of the Americas, 2010.
• [3] Bartela L., and J. Kotowicz: Influence of membrane CO2 separation process on the effectiveness of supercritical combined heat and power plant. Rynek Energii, 97(6), 12–19, 2011.
• [4] Bartela L., A. Skorek-Osikowska, and J. Kotowicz: Integration of a supercritical coal-fired heat and power plant with carbon capture installation and gas turbine [integracja bloku elektrociepłowni węglowej na parametry nadkrytyczne z instalacją wychwytu dwutlenku węgla oraz turbiną gazową], Rynek Energii, 100(3), 56–62, 2012.
• [5] Chmielniak T., and E. Sopel: Analysis of electricity and heat generation in a pem fuel cell and a concept of evacuation of heat generated in a fuel cell. Archives of Thermodynamics, 29 (3), 3 – 24, 2008.
• [6] Jurado F., and M. Valverde: Combined molten carbonate fuel cell and gas turbine systems efficient power and heat generation using biomass. Electric Power Systems Research, 65, 223–232, 2003.
• [7] Kotowicz J., and L. Bartela: Optimisation of the connection of membrane ccs installation with a supercritical coal-fired power plant. Energy, 38(1), 118–127, 2012.
• [8] Kotowicz J., A. Skorek-Osikowska, and L. Bartela: Economic and environmental evaluation of selected advanced power generation technologies. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, 225(3), 221–232, 2011.
• [9] Lewandowski J., and J. Milewski: Badania wysokotemperaturowych ogniw paliwowych zasilanych biopaliwami. Projekt badawczy N N513 3057 35, Instytu Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska, 2009.
• [10] Liu A., and YiwuWeng: Performance analysis of a pressurized molten carbonate fuel cell/micro-gas turbine hybrid system. Journal of Power Sources, 195, 204–213, 2010.
• [11] Lunghi P., S. Ubertini, and U. Desideri: Highly efficient electricity generation through a hybrid molten carbonate fuel cell-closed loop gas turbine plant. Energy Conversion and Management, 42, 1657–1672, 2001.
• [12] Lunghi P., R. Bove, and U. Desideri: Analysis and optimization of hybrid MCFC gas turbines plants. Journal of Power Sources, 118, 108–117, 2003.
• [13] Milewski J., and K. Badyda: Układy trigeneracyjne oparte na ogniwach paliwowych. Termodynamika w nauce i gospodarce, I, 89–99, 2008.
• [14] Milewski J., J. Lewandowski, and A. Miller: Reducing CO2 emissions from a coal fired power plant by using a molten carbonate fuel cell, in ASME Turbo EXPO, vol. 2, pp. 389–395, 2008.
• [15] Milewski J., J. Lewandowski, and A. Miller: Reducing CO2 emissions from a gas turbine power plant by using a molten carbonate fuel. Chemical and Process Engineering, 29(4), 939–954, 2008.
• [16] Milewski J., K. Badyda, Z. Misztal, and M. Wołowicz: Combined heat and power unit based on polymeric electrolyte membrane fuel cell in a hotel application. Rynek Energii, 90(5), 118–123, 2010.
• [17] Milewski J., M. Wołowicz, K. Badyda, and Z. Misztal: Operational characteristics of 36kw PEMFC-CHP unit. Rynek Energii, 92(1), 150–156, 2011.
• [18] Milewski J., M. Wołowicz, K. Badyda, and Z. Misztal. 36 kW polymer exchange membrane fuel cell as combined heat and power unit. ECS Transactions, 42(1), 75–87, 2012.
• [19] Miller A., and S. Kiryk: Perspektywiczne technologie wodorowe w energetyce. Program badawczy WE-NET. Gospodarka Paliwami i Energią, 12, 1999.
• [20] Morita H., F. Yoshiba, N. Woudstra, K. Hemmes, and H. Spliethoff: Feasibility study of wood biomass gasification/molten carbonate fuel cell power system—comparative characterization of fuel cell and gas turbine systems. Journal of Power Sources, 138, 31–40, 2004.
• [21] Oh K. S., and T. S. Kim: Performance analysis on various system layouts for the combination of an ambient pressure molten carbonate fuel cell and a gas turbine. Journal of Power Sources, 158, 455–463, 2006.
• [22] Sałacinski J.: Dobór parametrów projektowych układów hybrydowych z ogniwem typu MCFC. Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 2007.
• [23] Wee J.-H.: Molten carbonate fuel cell and gas turbine hybrid systems as distributed energy resources. Applied Energy, 88, 4252–4263, 2011.