Влияние геометрии газовых каналов на токовый баланс в работе твердооксидных электролизеров

Оптимизация конструкции твердооксидных электролизеров является перспективным направлением исследований как в энергетике, так и в промышленности в целом, поэтому работы в области повышения эффективности и надежности электролизеров проводятся учеными по всему миру. В статье рассматриваются конструкции интерконнекторов для твердооксидного электролизера, чтобы оценить влияние их конструкции на параметры работы действующих установок и вновь проектируемого оборудования. В частности, особое внимание направлено на изучение влияния траектории газовых каналов на баланс напряжений электрохимического устройства. На основе моделирования для твердооксидного электролизера планарной конструкции определена взаимосвязь между геометрическими размерами элементов при изменении траектории газовых каналов интерконнектора и потерями напряжений при его работе.

1. Chung T. D., Chyou Y. P., Yu D. D. Study of the flow field in channels and internal manifolds on the interconnect of a planar solid oxide fuel cell. International Conference on Fuel Cell Science, Engineering and Technology. 2005. Vol. 37645. P. 273–280. DOI: 10.1115/FUELCELL2005-74149.

2. Hauch A., Kьngas R., Blennow P. [et al.]. Recent advances in solid oxide cell technology for electrolysis. Science. 2020. Vol. 370, no. 6513. P. 6118. DOI: 10.1126/science.aba6118.

3. Wilberforce T., El-Hassan Z., Khatib F. N. [et al.]. Developments of electric cars and fuel cell hydrogen electric cars. International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42, no. 40. P. 25695–25734. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.07.054.

4. Dohle H., Jung R., Kimiaie N. [et al.]. Interaction between the diffusion layer and the flow field of polymer electrolyte fuel cells–experiments and simulation studies. Journal of Power Sources. 2003. Vol. 124, no. 2. P. 371–384. DOI: 10.1016/S03787753(03)00800-0.

5. Sugihara S., Iwai H. Experimental investigation of temperature distribution of planar solid oxide fuel cell: effects of gas flow, power generation, and direct internal reforming. International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45, no. 46. P. 25227–25239. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.06.033.

6. Zhu Q. Developments on CO2-utilization technologies. Clean Energy. 2019. Vol. 3, no. 2. P. 85–100. DOI: 10.1093/ce/zkz008.

7. Fussler C. Solution for a circular carbon economy. The CO2 Forum Briefing Paper; The CO2 Forum. France, 2015.

8. Fung A., Zabihian F. A review on modeling of hybrid solid oxide fuel cell systems. International Journal of Engineering. 2009. Vol. 3, no. 2. P. 85–119.

9. Nejma M. H., Mounir H., Marjani A. E. A review of recent advancements regarding the geometry of flow field channels in the bipolar plates of polymer electrolyte membrane fuel cells. International Conference on Advanced Intelligent Systems for Sustainable Development. 2020. P. 59–73. DOI: 10.1007/978-3030-90639-9_5.

10. O'hayre R., Cha S. W., Colella W. [et al.]. Fuel cell fundamentals. John Wiley & Sons, 2016. P. 80–103. DOI: 10.1002/9781119191766. ISBN 9781119113805.