Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badanie i modelowanie zróżnicowania napięć w stosie ogniw paliwowych z polimerową membraną do wymiany protonów

Polak A., Grzeczka G., Piłat T., Głuski M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2018

|

T. 24, Nr 6 (186)

22--33

PL

Stos ogniw paliwowych jest elektrochemicznym przetwornikiem energii chemicznej, zgromadzonej w paliwie, w energię elektryczną. Przemiana energii odbywa się za pośrednictwem reakcji paliwa z utleniaczem, podzielonej na dwie reakcje połówkowe przebiegające w różnych przestrzeniach. Dla ogniw paliwowych z polimerową membraną do wymiany protonów (PEM) są to reakcje: oksydacji wodoru przebiegająca na anodzie i redukcji tlenu przebiegająca na katodzie ogniwa. Stos ogniw paliwowych to szeregowe połączenie kilku, kilkudziesięciu a nawet kilkuset cel. W większości przypadków podczas modelowania matematycznego stosu zakłada się, że zarówno cele posiadają identyczne parametry, jak również warunki panujące w każdej celi są takie same. Wówczas modelowanie stosu ogniw paliwowych ogranicza się jedynie do zamodelowania napięcia pojedynczej celi, a uzyskany wynik przemnaża się przez liczbę cel w stosie otrzymując napięcie stosu. W rzeczywistości jednak zarówno parametry poszczególnych cel, jak i warunki panujące w różnych celach są różne. Powoduje to występowanie w stosie zróżnicowania napięć na jego celach, niezależnie od warunków eksploatacyjnych. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczących wpływu zmian natężenia przepływu tlenu przez przedział katody stosu ogniw paliwowych na zróżnicowanie napięć w stosie. Na podstawie przeprowadzonych badań zaproponowano również model z pojedynczym wejściem i pojedynczym wyjściem (SISO), tj. model zróżnicowania napięć w stosie względem natężenia przepływu tlenu przez przedział katody stosu ogniw PEM.

EN

A fuel cells stack is an electrochemical converter of chemical energy, stored in fuel, into electrical energy. The transformation of energy takes place through the reaction of fuel with an oxidant, divided into two half reactions running in different spaces. For fuel cells with a polymer proton exchange membrane (PEM), it is the hydrogen oxidation reaction on the anode and the oxygen reduction reaction on the cathode of the cell. The stack of fuel cells is a serial connection of a few to even hundreds of cells. In most cases, when creating a mathematical model of a stack, it is assumed that both the parameters of individual cells in the stack as well as the working conditions in each cell are not alike. Thus, the modelling of the fuel cells stack is limited only to modelling the voltage of a single cell, and the obtained result is multiplied by the number of cells in the stack, resulting in stack voltage. In fact, both the parameters of the individual cells and the working conditions for different cells are not equal. This causes that the voltage of individual cells in the stack are not uniform for any operating conditions. The article presents the results of the experimental research on the influence of changes in the oxygen flow rate through the cathode channel of the fuel cells stack on the uniformity of voltages on cells in the stack. On the basis of the conducted research, a single input-single output (SISO) model is proposed, i.e. a model of voltage uniformity in the stack in relation to the oxygen flow through the cathode channel of the PEM fuel cells stack.

2

Koncepcja zastosowania systemu ogniwa paliwowego PEM do zasilania pojazdu podwodnego

Polak A.

Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej

|

2014

|

R. 55 nr 1 (196)

73--88

PL

W artykule przestawiono koncepcję zamiany głównego źródła zasilania elektrycznego w pojeździe podwodnym Neptune SB-1, jakim jest akumulator kwasowy, na system ogniwa paliwowego PEM. Po sprecyzowaniu wymagań energetycznych pojazdu dobrano system ogniwa paliwowego oraz magazyny wodoru i tlenu. Wykazano, że wykorzystanie systemu ogniwa paliwowego pozwoli na zmagazynowanie w pojeździe większej ilości energii, co umożliwi wydłużenie czasu autonomicznego działania pojazdu podwodnego.

EN

This paper presents a concept for a change in the main electric power supply in a Neptune SB-1 underwater vehicle, which is an acid battery, for a fuel cell system of hydrogen and oxygen. On specifying the vehicle’s energy requirements a fuel cell system, and hydrogen and oxygen stores were selected. It is demonstratedd that a fuel cell system can be used to store a larger amount of energy in a vehicle, which will extend endurance of an autonomous underwater vehicle.

3

Metody magazynowania wodoru w platformach podwodnych

Szymak P.

Logistyka

|

2011

|

nr 3

PL

Coraz częściej w różnego rodzaju środkach transportu stosuje się niekonwencjonalne i ekologiczne źródła energii elektrycznej, np. ogniwa paliwowe typu PEM. Ogniwa potrzebują do swojej pracy wodoru jako paliwa i tlenu jako utleniacza. Wodór, w stosunku do innych nośników energii (np. metan, metanol, czy też oktan), posiada najmniejszą gęstość oraz największe ciepło spalania na 1 kg masy. Dlatego też jest on bardzo lotnym, ale za to bardzo wydajnym energetycznie paliwem. Jednym z problemów pojawiających się w eksploatacji systemów ogniwa paliwowego jest wybór metody magazynowania wodoru. W niniejszym artykule przedstawiono dostępne na świecie metody magazynowania wodoru, ich wady i zalety oraz perspektywy rozwoju. Następnie dokonano wyboru metod najlepszych pod względem ich zastosowania w platformach podwodnych.

EN

More often nonconventional and ecological sources of an electric energy (e.g. PEM fuel cells) are used in different means of transport. Fuel cells need to their operation hydrogen as a fuel and oxygen as an oxidizer. Hydrogen in comparison with other energy carriers (e.g. methane, methanol, octane) has the smallest density and the largest heat of combustion coinciding with 1 kg of a mass. Therefore, it is very volatile but also very energy-efficient fuel. One of the problems existing in exploitation of fuel cell systems is selection of hydrogen storage methods. In the paper, hydrogen storage methods accessible on the world, their advantages and disadvantages and perspectives of development were presented. Then, selection of the best method for using in underwater platforms was carried out.

4

Influence of electrolyte parameters on voltage and current density in the PEM fuel cell

Kurgan E.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 12

196-199

EN

In this paper water management in proton exchange membrane (PEM) fuel cell is considered. First mass conservation law for water is applied. Next proton transport is described by the Nernst-Planck equation and liquid water convection velocity is eliminated by the Schlögl equation. Electro-osmotic drag coefficient is related to hydrogen index and experimentally determined swelling coefficient. Three partial differential equations for molar water concentration Cw, electric potential ? and water pressure Pw are formulated. Current density vector i is derived from proton flux expression. These equations together with adequate boundary conditions were solved using finite element method. The distribution of electric potential and current density in function of geometrical parameters is investigated. At the end some illustrative example is given.

PL

W tej publikacji omówiono sposób gospodarki wodą w ogniwie paliwowym (PEM) z membrana protonowo wymienną. Najpierw zastosowano prawo zachowania masy. Następnie transport protonów opisano za pomocą równania Nernsta-Plancka, z którego prędkość konwekcji wyeliminowano za pomocą równania Schlögla. Zostały sformułowane trzy równania różniczkowe cząstkowe względem molowej gęstości wody Cw, potencjału elektrycznego ? oraz ciśnienia wody. Wektor gęstości prądu i został wyprowadzony z wyrażenia na strumień protonów. Równania te wraz z odpowiednimi warunkami brzegowymi zostały rozwiązane za pomocą metody elementów skończonych. Został zbadany wpływ parametrów opisujących membranę na rozkład potencjału oraz wektora gęstości prądu.

5

Analysis of electricity and heat generation in a PEM fuel cell and a concept of evacuation of heat generated in a fuel cell

Sopel E., Chmielniak T.

Archives of Thermodynamics

|

2008

|

Vol. 29, no. 3

3-24

EN

The article presents the results of the tests conducted at the Institute of Power Engineering and Turbomachinery of the Silesian University of Technology. A prototype PEM cell with the capacity of 2000W of tubular construction by Power Avenue was the subject of the test. The cell was selected considering its potential use as the dispersed source of electricity and heat. The measurement results of the main operating parameters of the examined cells have been discussed to establish, namely the voltage and current characteristic of the losses occurring in the cell and temperature and energy balance characteristics. A concept of evacuating the heat generated in the fuel cell has also been discussed.