Таблица 1
Параметры топливных элементов
Параметры
Тип топливного элемента
РКТЭ
ТОТЭ
Электролит
Неподвижныйжидкий
расплавленныйкарбонат
(РК) в алюминате лития
Перовскиты (керамика)
Электроды
Никель и его оксиды
Перовскиты и
металлокерамика
Катализатор
Материал электрода
Материал электрода
Соединительныйэ лемент Коррозионно-стойкая
сталь или никель
Никель, керамика или
сталь
Носитель заряда
CO
2
−
3
O
2
−
Реакция на аноде в топ-
ливном канале
H
2
+
CO
2
−
3
→
H
2
O
+
+
CO
2
+ 2
e
−
H
2
+
O
2
−
→
H
2
O
+ 2
e
−
CO
+
O
2
−
→
CO
2
+ 2
e
−
Реакция на катоде в канале
окислителя
1
2
O
2
+
CO
2
+2
e
−
→
CO
2
−
3
O
2
+ 4
e
−
→
2
O
2
−
Диапазон рабочих темпе-
ратур,
◦
C
650
От 600 до 1000
ЭлектрическийКПД (нет-
то, природныйгаз), %
От 45 до 50
От 45 до 50
Снижение КПД, %/1000 ч
0,60
Менее 0,10
(топливныйили водянойнасос);
β
— доля от общего количества топ-
лива, поступающего в ТЭ;
η
ГТУ
— КПД ГТУ.
В зависимости от давления рабочейсреды в ТЭ его эффективность
изменяется согласно выражению [2]
E
ТЭ
=
E
0.ТЭ
+
RT
ТЭ
2
F
ln
c
H
2
c
0
,
5
O
2
c
H
2
O
+
RT
ТЭ
4
F
ln
P
ТЭ
,
где
E
0.ТЭ
— теоретически возможная ЭДС при отсутствии потерь, опре-
деленная при рабочейтемпературе ТЭ;
R
= 8
,
314
Дж/(моль
·
K) — уни-
версальная газовая постоянная;
T
ТЭ
— рабочая температура; F =
9
,
649
·
·
10
4
Кл/моль — константа Фарадея;
c
i
— концентрация
i
-го вещества;
P
ТЭ
— рабочее давление ТЭ.
Максимальное абсолютное давление в цикле определяют, исходя
из конкретных условийработы и назначения КУ. Повышение давления
в цикле как обычнойГТУ, так и КУ, выполненнойна базе ТЭ и ГТУ,
приводит к увеличению работы сжатия в компрессорах и определяет
оптимальное давление. В случае мегаваттных мощностейжелательно
иметь более компактные размеры блоков (например, ТЭ, риформера
(R), ГТУ).
В результате анализа параметров КУ с ТЭ и ГТУ, проведенно-
го по известным зависимостям [1, 2] (табл. 2), выявили существенное
влияние схемных решенийи собственных параметров цикла и эле-
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2010. № 2 85
