Повышение энергетической эффективности твердооксидных топливных элементов и обоснование их применения для энергоснабжения потребителей малой мощности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.01, кандидат наук Киселев, Илья Владимирович

• Киселев, Илья Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Киселев, Илья Владимирович

Содержание

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Топливные элементы с твердооксидным электролитом

1.2. Конструкции твердооксидных топливных элементов

1.3. Материалы для изготовления твердооксидного топливного элемента

1.4. Текущее состояние разработки твердооксидных топливных элементов и уровень параметров

1.5. Основные направления в моделировании твердооксидных топливных элементов

1.6. Малая распределенная энергетика

1.7. Использование ТОТЭ в качестве энергоустановки для нужд энергоснабжения малоэтажного домостроения

Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Изготовление и исследование единичных ячеек твердооксидного

топливного элемента

2.1.1.Изготовление единичной ячейки твердооксидного топливного элемента

2.1.2.Исследование структуры и состава электродов

Заключение по Главе 2

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЕДИНИЧНОЙ ЯЧЕЙКИ ТВЕРДООКСИДНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

3.1. Методика моделирования твердооксидного топливного элемента

3.2. Электрохимическая модель

3.2.1. Определение активационной поляризации

3.2.2. Определение коэффициента диффузии

3.2.3. Определение концентрационной поляризации

3.2.4. Определение омической поляризации

3.3. Апробация модели

3.4. Влияние размера пор и пористости

3.5. Влияние температуры процесса

3.6. Влияние состава газов

3.7. Моделирование и расчет распределения температурных полей и напряжения при работе твердооксидного топливного элемента

3.8. Описание программы

3.9. Модель распределения температур и напряжения при работе ТОТЭ трубчатой конструкции

Заключение по Главе 3

ГЛАВА 4. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ МАЛОЭТАЖНЫХ ДОМОСТРОЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ТЕХНОЛОГИИ ТОТЭ

1.8. Энергоснабжение жилого дома с использованием технологии ТОТЭ

Заключение по Главе 4

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение энергетической эффективности твердооксидных топливных элементов и обоснование их применения для энергоснабжения потребителей малой мощности»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. С развитием малой энергетики и децентрализованного энергоснабжения у потенциальных потребителей растет интерес к энергоустановкам на базе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). В настоящее время энергоустановки на основе ТОТЭ рассматриваются как одни из самых перспективных среди установок малой мощности (от 1 до 50 кВт). Такие установки имеют целый ряд преимуществ перед традиционными дизельными генераторами (ДГ), газотурбинными (ГТУ) и газопоршневыми установками (ГПУ). В ТОТЭ при температурах 800 - 950°С происходит прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую энергию постоянного тока. Это определяет высокую энергетическую эффективность энергоустановок на баз технологии ТОТЭ (электрический к.п.д. более 50 %), высокие скорости протекания электродных реакций. При этом, могут быть реализованы высокие значения удельной мощности. Важно, что при рабочих температурах ТОТЭ нивелировано влияние каталитических ядов. Толерантность к чистоте используемого топлива является одним из важных преимуществ ТОТЭ по сравнению с другими типами топливных элементов. В качестве топлива, кроме технического водорода, здесь могут быть использованы любые углеводороды, преобразованные в синтез-газ (Н2 - СО), а также отходы жилищно-коммунального хозяйства, сельского хозяйства и лесопереработки, преобразованные в биогаз. Такие энергоустановки не имеют в своем составе движущихся элементов, что предотвращает их преждевременный износ и необходимость использования расходных материалов (например, масел).

Энергоустановки на базе ТОТЭ, например, при использовании в домохозяйствах, сами могут генерировать необходимое количество электроэнергии с высокой энергетической эффективностью. При этом, можно использовать, как привозное топливо, так и централизованное (магистральный природный газ). Таким образом, потребитель может быть независим от

централизованных электрических сетей или же может продавать излишки электроэнергии в сеть при ее наличии. Кроме, того, высокопотенциальная тепловая энергия, попутно получаемая при работе энергоустановок на базе ТОТЭ, может быть использована для подогрева воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Такой способ энергоснабжения лежит в концепции распределенной энергетики, когда генерация и потребление электроэнергии локализована в одном и том же месте.

За рубежом активно ведутся работы по совершенствованию ТОТЭ. Мировые лидеры в области ТОТЭ фирмы Delphi Corporation, Siemens Energy, Fuel Cell Energy Inc., Rolls-Royce, Bloom Energy, Staxera концептуально разными путями вплотную подошли к созданию коммерческих энергоустановок на ТОТЭ с высокими эксплуатационными характеристиками. В России технология ТОТЭ продвигается лишь в нескольких научных центрах (в частности, в Институте высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН, в Институте Электрофизики УрО РАН (ИЭФ), в институте проблем химической физики РАН). Наибольший вклад в развитие технологии ТОТЭ внесли работы российских ученых: Карпачева C.B., Чеботина В.Н., Липилина A.C., Перфильева М.В., Демина А.К., Бредихина С.И., Коровина Н.В. Кроме того, работами по расчету гибридных установок с ТОТЭ занимались Седлов A.C., Буров В.Д., Славнов Ю.А.

Для условий применения технологии ТОТЭ в России, обладающей конкурентными преимуществами перед другими странами в добыче и использовании природного газа, необходимо рассмотреть и обосновать преимущества, которые дает технология ТОТЭ для энергоснабжения потребителей малой мощности, использующих природный газ.

Несмотря на достигнутые успехи в технологии ТОТЭ, остается и требует решения ряд проблем. В частности, эффективность работы ТОТЭ во многом определяется конструкцией топливного элемента, составом катализаторов и твердого электролита, методами их изготовления, правильной организацией процесса генерации электрической энергии. Моделирование процессов работы

ТОТЭ позволяет находить параметры, при которых топливный элемент работает наиболее эффективно, сократить при этом долю трудоемкой экспериментальной работы в общем объеме научных исследований.

В последние годы было разработано большое количество математических моделей для трех типов ТОТЭ (трубчатая, планарная и монолитная). Модели позволяют описывать транспорт реагентов в зону реакции, оптимизировать процесс электрохимической реакции на электродах ТОТЭ, давать практические рекомендации для повышения эффективности процессов преобразования энергии и массопереноса в ТОТЭ. Однако, при моделировании работы ТОТЭ, помимо прочего, важен учет структурных характеристик пористых электродов и величины реальной поверхности электрохимической реакции, т.к. они определяют особенности переноса газообразных реагентов в зону реакции и эффективность электрохимических преобразований на электродах. В качестве подтверждения данной гипотезы, выдвинутой в работе, поставлена задача обоснования необходимости учета данных факторов на степень приближения результатов моделирования работы ТОТЭ к реальным характеристикам ТОТЭ, получаемым экспериментально.

Цель работы. Целью данной работы является повышение энергетической эффективности генерации энергии в ТОТЭ, а также обоснование возможности использования энергоустановок на базе ТОТЭ в малой энергетике для энергоснабжения потребителей малой мощности, использующих в качестве топлива природный газ.

Для достижения поставленной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

• экспериментальное исследование состава и структурных характеристик пористых электродов ТОТЭ с учетом методов их формирования и активации;

• экспериментальное определение на стенде вольт-амперных характеристик ТОТЭ и их использование для проверки адекватности результатов моделирования работы ТОТЭ;

• выбор методики моделирования и моделирование процессов генерации электрической энергии в ячейках ТОТЭ с учетом параметров процесса, а также структурных характеристик пористых электродов, их геометрических размеров и сравнение результатов моделирования с экспериментом;

• выбор методики моделирования и моделирование процессов тепло- и массопереноса и распределения температур по длине и по сечению ТОТЭ в виде трубки Фильда с учетом тепловыделений в результате электрохимических реакций на аноде и катоде.

• разработка практических рекомендаций по результатам моделирования;

• обоснование возможности использования энергоустановок на основе ТОТЭ для нужд малой энергетики путем разработки эффективной схемы энергоснабжения потребителей малой мощности, использующих природный газ.

Научная новизна работы:

• Впервые разработана и апробирована модель твердооксидного топливного элемента, описывающая процессы тепло- и массопереноса, происходящие по длине и сечению ячейки во время ее работы, и учитывающая совместное влияние диффузионных процессов переноса газообразных компонентов в зону реакции, а также структурных характеристик пористых электродов на активную поверхность электрохимической реакции и поляризацию электродов

• Результаты моделирования показали принципиальную возможность

/у

повышения эффективности ТОТЭ (удельная мощность более 0,8 Вт/см ) за счет использования в конструкции с несущим анодом пористых активированных электродов с оптимальной структурой.

• На основе технологии ТОТЭ, в рамках концепции распределенной энергетики, предложена схема эффективного, независимого от централизованных электрических сетей, энергоснабжения типового газифицированного малоэтажного домостроения и показана ее экономическая целесообразность.

Основные положения, представляемые к защите:

• Результаты экспериментальных исследований влияния состава и структурных характеристик пористых электродов и ячеек ТОТЭ на вольт-амперную характеристику с учетом методов их формирования и активации;

• Модель ТОТЭ, описывающая процессы генерации электрического тока с учетом активационных, концентрационных, омических, диффузионных ограничений в зоне электрохимической реакции, а также структурных характеристик электрода на реальную поверхность зоны электрохимической реакции;

• Модель ТОТЭ в виде трубки Фильда, описывающая процессы тепло- и массопереноса по длине и сечению каналов подачи газообразных реагентов с учетом тепловыделений в результате электрохимических реакций на аноде и катоде;

• Результаты моделирования ячейки твердооксидного топливного элемента трубчатой конструкции и практические рекомендации для повышения эффективности работы ТОТЭ;

• Схема энергоснабжения с использованием технологии ТОТЭ типового газифицированного малоэтажного домостроения, независимого от централизованных электрических сетей.

Практическая ценность. Разработанная модель ТОТЭ является эффективным инструментом для расчета тепловых и энергетических параметров ТОТЭ, а также может быть использована при выборе оптимальных рабочих и конструктивных параметров единичных топливных элементов. Результаты структурных исследований элементного состава пористых электродов ТОТЭ, методов их формирования и активации могут быть использованы при реализации технологии производства трубчатых единичных ячеек ТОТЭ.

Схема энергоснабжения малоэтажного домостроения, предложенная в работе в рамках концепции распределенной энергетики, может быть

воспроизведена в реальных проектах по энергоснабжению газифицированных потребителей с применением технологии ТОТЭ.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и докладывались на II и III Международных симпозиумах по Водородной энергетике (2007, 2009, Москва); 5-й и 7-й международных школах - семинарах молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика», НИУ МЭИ, (2010, 2012 гг.).

Публикации. По материалам диссертационной работы подана одна заявка на патент РФ, а также опубликовано 7 печатных работ, из них 3 в журналах из перечня ВАК:

1. Липилин A.C., Нефедкин С.И., Чухарев В.Ф., Киселев И.В., Козлов С.И., Юдин А.Л. Энергоснабжение малоэтажных домостроений на основе эффективного использования природного газа в технологии ТОТЭ. Альтернативная энергетика и экология. 10, 2010 С. 162-174.

2. Киселев И.В., Нефедкин С.И., Глазов B.C., Липилин A.C., Никонов A.B. Моделирование работы твердооксидного топливного элемента трубчатой конструкции. Вестник МЭИ. 2, 2013 С.83-91.

3. Киселев И.В., Нефедкин С.И., Глазов B.C., Липилин A.C., Козлов С.И.. Моделирование процессов тепломассообмена в твердооксидном топливном элементе трубчатой конструкции. Естественные и технические науки. 3, 2013. С. 34-38

4. Киселев И.В., Нефедкин С.И. Энергоснабжение малоэтажных домостроений на основе эффективного использования природного газа и технологии твердооксидных топливных элементов (Статья) Труды V Международной школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» 18-22 октября 2010 года. М.: Изд. дом МЭИ, 2010 - С.341-346.

5. Киселев И.В., Козлов С.И., Нефедкин С.И. Энергоснабжение потребителей малой мощности на основе эффективного использования природного газа в энергоустановках на основе топливных элементов. Сборник научных трудов аспирантов и соискателей ООО «Газпром ВНИИГАЗ». 2011.

6. Киселев И.В., Козлов С.И., Нефедкин С.И. Моделирование работы твердооксидного топливного элемента трубчатой конструкции. Сборник научных трудов аспирантов и соискателей ООО «Газпром ВНИИГАЗ». 2012.

7. Коломейцева Е.А., Нефедкин С.И., Киселев И.В. Расчет мини-электростанции на твердооксидных топливных элементах для энергоснабжения коттеджного поселка. Сборник трудов шестой международной школы -семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика», НИУ МЭИ, 2012.

8. Заявка на патент РФ №20121122673/02(019086). Положительное решение. Ф №01 ИЗ-2011 от 6.03.2013. Способ изготовления электрода для электрохимических процессов. Нефедкин С.И., Богомолова A.C., Холичев О.В., Киселев И.В., Павлов В.И.

Работа выполнена под руководством профессора кафедры ХиЭЭ НИУ МЭИ, доктора технических наук Нефедкина Сергея Ивановича, которому автор выражает глубокую благодарность.

Автор выражает благодарность и признательность кандидату технических наук Глазову Василию Степановичу, консультировавшему по вопросам моделирования, кандидату технических наук Липилину Александру Сергеевичу за предоставленную возможность для проведения экспериментальных исследований на базе ИЭФ УрО РАН и научное консультирование, а также доктору технических наук профессору Козлову Сергею Ивановичу за содействие в выполнении работы и ряд важных и полезных рекомендаций.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

CFD - Вычислительная гидродинамика (англ. - Computational Fluid Dynamics); GDC - оксид церия допированый гадолинием (англ. - Gadolinium Doped Cerium Oxide);

LSM - манганит лантана допированый стронцием;

YSZ - оксид циркония стабилизированный иттрием;

ВАХ - вольт - амперная характеристика;

ГВС - горячее водоснабжение;

ГПЭА - газопоршневые электроагрегаты;

КПД - коэффициент полезного действия;

КТР - коэффициент термического расширения

МИП - магнитно - импульсное прессование;

МТА - микротурбинные агрегаты;

МЭБ - мембрано - электродный блок;

ПВБ - поливинилбутираль;

СПГ - сжиженный природный газ;

ТОТЭ - топливные элементы с твердооксидным электролитом;

ТПТЭ - топливные элементы с твердым полимерным электролитом;

ТФГ - трехфазная граница;

ТЭ - топливные элементы;

ЭУ - энергетическая установка;

ЭХГ - электрохимический генератор;

ЭЭУ - электрохимические энергоустановки.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В настоящее время большое внимание уделяется разработке экологически чистых автономных источников энергоснабжения, имеющих повышенные значения к.п.д. Электрохимические энергоустановки на основе топливных элементов позволяют решить эту задачу.

Топливные элементы - это электрохимические устройства, преобразующие химическую энергию топлива в электрическую энергию без каких-либо промежуточных стадий. Их преимущество заключается в том, что электроэнергия может генерироваться с высоким к.п.д. и с низкими показателями выбросов вредных веществ в атмосферу, как при частичной, так и при номинальной нагрузке. В последние тридцать лет разработка таких устройств систематически поддерживается государственными и коммерческими организациями.

За последние годы возросло количество научно-исследовательских работ, посвященных разработке новых материалов для топливных элементов, созданию новых эффективных катализаторов, оптимизации процессов работы ЭЭУ. Также исследуются новые методы получения и хранения водорода. Многие разработки уже стали предметом коммерциализации. Ожидается и дальнейшее развитие элементов водородных технологий.

1.1. Топливные элементы с твердооксидным электролитом

Классификация топливных элементов преимущественно основана на типе используемого электролита. Это определяет тип электрохимических реакций, протекающих в ТЭ, типы требуемых катализаторов, рабочую температуру и давление процесса, тип топлива. В настоящее время разрабатывается несколько типов топливных элементов, каждый из них имеет свои достоинства, недостатки и потенциальные сферы применения. Основные типы топливных элементов: твердополимерный, щелочной, твердооксидный, фосфорно-кислый, расплав - карбонатный, метанольный.

Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) имеют широкий диапазон применений: от портативных источников тока (5 - 1000 Вт) до стационарных энергоустановок (1 - 1000 кВт). Их привлекательность обусловлена высокой эффективностью прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую. Основным компонентом ТОТЭ является твердый электролит, который проводит ток благодаря переносу ионов кислорода.

ТОТЭ имеют высокий к.п.д., он достигает 50 %, а с учетом использования высокопотенциальной тепловой энергии - 90 %.

На рис. 1.1 представлены зависимости к.п.д. различных типов энергоустановок от их мощности. Как видно, для мощности потребления до 1000 кВт наиболее эффективными с точки зрения электрического к.п.д. являются топливные элементы.

10

10° 101 ю2 ю3 ю4

Мощность, кВт

»мбиннрованный цикл

Газовые турбины

- рт * "

турбины

Рисунок 1.1 Зависимость к.п.д. различных типов энергоустановок от их мощности.

Среди областей применения ЭУ на ТОТЭ можно выделить возможность их использования в малой энергетике, в частности, в жилищно-коммунальном хозяйстве (энергообеспечение отдельных коттеджей, вахтовых поселков и поселков, расположенных вне зоны централизованного электроснабжения), а также в качестве источников энергоснабжения линейной части магистральных газопроводов (крановые площадки, пункты телеметрии и телемеханики, станции ЭХЗ линейной части трубопроводов).

ТОТЭ имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами топливных элементов: низкие требования к чистоте топлива (может работать на синтез-газе, Н2 - СО), генерация высокопотенциального тепла и возможность его полезного использования, высокая скорость химических реакций, отсутствие дорогостоящих катализаторов.

Поскольку все компоненты ТОТЭ находятся в твердом состоянии, конструкции самих элементов и устройств из них имеют большое разнообразие. Их можно разделить на три группы: трубчатые, планарные и монолитные. Преимущество твердого состояния единичного элемента приводит не только к многообразию его конструкций, но и к многообразию конструкций стеков батарей и энергоустановок. Это позволяет оптимизировать устройства по наиболее приоритетному параметру, отдавая преимущество размерам или массе, высокой рабочей температуре и дорогим конструкционным материалам или пониженной температуре и дешевым материалам, высоким плотностям мощности или сроку службы.

Высокотемпературные ТОТЭ работают в диапазоне температур 800 - 1200 °С. ТОТЭ, также как и остальные типы ТЭ, имеет анод и катод, разделенные электролитом. Электролит представляет собой слой твердой керамики, такой как оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия.

Схематическое изображение ТОТЭ и процессов, проходящих при его работе, представлено на рис. 1.2. [7] Во время работы ТОТЭ, кислород воздуха подается на катод, где ионизируется. Керамический электролит через кристаллическую решетку проводит ионы кислорода О2- от катода к аноду,

электроны проходят по внешней цепи, производя электричество. На аноде ионы кислорода соединяются с ионами водорода, в результате чего образуется вода. На аноде также генерируется тепловая энергия и углекислый газ.

При использовании продуктов конверсии углеводородов на электродах протекают реакции:

Н2+02" - 2е = Н2Ог (на аноде) (1)

СО+О2^ - 2е = С02 (на аноде) (2)

02+4 е = 202' (на катоде) (3)

Суммарные токообразующие реакции в ТЭ:

2Н2 + 02 =2 Н20 (4)

2СО + 02 = 2СО? (5)

Электрический ток

Топливо

Избыточное топливо и вода

£=Й> Н:

с~>

Н?0

е

О5

0°

Окислитель

тсь

Избыточный окислитель

"7 V"

Анод I Катод Электролит

Рисунок 1.2. Схематическое изображение процесса работы ТОТЭ

Газообразные реагенты, участвующие в электрохимических реакциях, поступают в ТОТЭ по каналам подачи, потом диффундируют через пористые электроды к трехфазной границе (ТФГ) электрохимической реакции, где адсорбируются и вступают в электрохимические преобразования. На стороне катода кислород восстанавливается, принимая электроны их внешней цепи. При этом образуются в анионы кислорода (реакция 3), которые переносят

ионный ток через твердый электролит в зону анода, где происходит электрохимическая реакция с участием водорода и образованием продукта реакции в виде водяного пара (реакция 1). На аноде, кроме чистого водорода, также могут окисляться и другие компоненты топливного газа, например, монооксид углерода (реакция 2).

Термодинамика позволяет рассчитать ЭДС и термический к.п.д. ТЭ при равновесном состоянии электродов:

Термический к.п.д. ТЭ рассчитывается по формуле:

АС -пРЕэ

7]т =

(6)

АН АН

где АН - изменение энтальпии в результате протекания токообразующей реакции;

Ав - свободная энергия Гиббса п - число моль-эквивалентов на один моль превращенного вещества Б - постоянная Фарадея, равна 96485 Кл/моль экв.

На рис. 1.3 приведено сравнение идеального к.п.д. Карно и термического к.п.д. ТЭ для двух электрохимических реакций с участием водорода и оксида углерода, обычно присутствующих в синтез-газе, подаваемом в ячейку ТОТЭ.

■ц.я

300 500 700 900 ПОО 1300 Г. К

Рисунок 1.3. Зависимость к.п.д. цикла Карно и термического к.п.д. ТЭ от температуры при стандартных состояниях исходных веществ.

1 - термический к.п.д. процесса 2Н2 + 02 = 2Н20(г); 2 - термический к.п.д. процесса СО + 1/202 = С02; 3 - к.п.д. цикла Карно.

Полный к.п.д. ТЭ определяется как отношение работы, полученной в ТЭ, к количеству подведенной энергии:

Лтэ = = *7т ЛиЛ/ (?)

где г]и - к.п.д. по напряжению, определяется как г]и = Ррсальн/Рэдс, где Рреальн - реальная мощность на ячейке, учитывающая необратимые потери напряжения, Вт; Рэдс- мощность ТЭ, выраженная через ЭДС, Вт;

- фарадеевский к.п.д. или, другими словами, степень использования топлива в ТЭ, равный фактическому количеству электричества, полученного от 1 моля восстановителя к теоретическому количеству электричества

Высокая температура процесса генерации электричества в ТОТЭ имеет как преимущества, так и недостатки. С одной стороны она улучшает кинетику реакции, позволяет проводить внутреннюю конверсию топлива, такого как природный газ, а с другой, интенсифицирует коррозионные процессы и требует использования более дорогих материалов и защитных покрытий в конструкции ТЭ. Также существуют проблемы, связанные с уплотнением ячеек ТОТЭ. Коэффициент термического расширения (КТР) используемых материалов, контактирующих друг с другом при циклической термической нагрузке ТОТЭ должен быть практически одинаковым, иначе не избежать процесса медленного разрушения конструкции ТОТЭ. Таким образом, подбор материалов для изготовления элементов ТОТЭ является сложной и важной материаловедческой задачей.

В настоящее время за рубежом существует большое число научно -исследовательских программ, направленных на развитие технологии ТОТЭ. Одна из основных задач, стоящих перед разработчиками - это снижение рабочей температуры процесса, разработка среднетемпературных установок.

Уменьшение размеров энергоустановок также является задачей, решение которой необходимо для их дальнейшей коммерциализации и использования для нужд распределенной энергетики. Интерес к технологиям ТОТЭ довольно высок, за рубежом существуют различные программы поддержки их развития, такие как Solid State Energy Conversion Alliance (SECA). Высокий уровень поддержки исследований также оказывается со стороны военного сектора.

1.2. Конструкции твердооксидных топливных элементов

По исполнению функции механической прочности ТОТЭ делятся на элементы с несущим электролитом, с несущим катодом, с несущим анодом, с несущей керамической высокопористой основой, с несущим металлическим высокопористым токовым коллектором. В последнее время для увеличения компактности появились конструкции элементов с несущими обоими электродами [8], правильнее сказать несущими анодным и катодным токовыми коллекторами, которые одновременно играют и роль газовых коллекторов. Последнее замечание относится и к элементам с несущим катодом и с несущим анодом, поскольку сами электроды имеют функциональную толщину менее 10 мкм и функцию механической прочности выполняют, по сути, токовые коллекторы.

В конструкциях ТОТЭ с несущим YSZ (оксид циркония стабилизированный иттрием) электролитом, используют его при толщине не менее 100 - 150 мкм, поэтому при пониженных температурах такие элементы имеют повышенное сопротивление. С более тонким YSZ электролитом, 10-40 мкм, как правило, в качестве несущего элемента, используют более толстый анод, катод, пористую керамическую или металлическую подложку (токовые коллекторы). Использование тонкого электролита уменьшает потери напряжения на сопротивлении электролита, но при этом возникают диффузионные затруднения подвода и отвода газовых реагентов на относительно толстых (1-2 мм) несущих электродах.

По конструкции ТОТЭ также можно условно разделить на сегментные трубчатые, трубчатые, планарные, и монолитные [9]. Трубчатые сегментные конструкции представляют собой несколько цилиндрических элементов ТОТЭ, соединенных последовательно по току в трубку или пробирку. Затем эти пробирки соединяют в батарею. В трубчатых ТОТЭ элементы выполнены, как правило, в виде пробирок, соединенных в батарею. Планарные ТОТЭ представляют собой плоские прямоугольные пластины или диски, образующие электролит-электродный блок (ЭЭБ). ЭЭБ, как правило, соединяются между собой последовательно. Монолитный ТОТЭ представляет собой единичный элемент, выполненный в виде более сложной конструкции, например, в виде прямоугольного параллелепипеда с чередующимися газовыми каналами. Такие конструкции в «сыром» виде объединяют в батарею, а затем спекают. Достоинства и недостатки трубчатых и планарных ТОТЭ приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Достоинства и недостатки трубчатых и планарных ТОТЭ.

Тип ТОТЭ Достоинства Недостатки

Планарный • большая плотность мощности по сравнению с трубчатыми ТОТЭ. • существует проблема герметизации ячеек и модулей ТОТЭ в условиях высокой температуры.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Киселев, Илья Владимирович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

¡.Официальный сайт компании Hydrogenics Ltd. [Электронный ресурс].-Режим доступа http://www.hydrogenics.com- 09.2011.

2. Официальный сайт компании Ballard Ltd. [Электронный ресурс].- Режим доступа http://www.ballard.com - 2012.

3. Sinha J, Lasher S, Yong Y, Kopf, P. Direct Hydrogen PEMFC Manufacturing Cost Estimation for Automotive Applications.//TIAX LLC. DOE Annual Merit Review, Project ID #FC8; 6/10/2008.

4. Platinum Availability and Economics for PEMFC Commercialization.//Report to U.S. Department of Energy DE-FC04-01AL67601. Tiax LLC. December 2003.

5. Стихии A.C. Энергоустановки на щелочных топливных элементах.//Труды 3 Международного Симпозиума по водородной энергетике. Москва. МЭИ. 1-2 декабря 2009. Изд. МЭИ. С. 63-71.

6. Официальный сайт компании UTC - Power Ltd. [Электронный ресурс].-Режим доступа http://www.utcpower.com - 2012.

7. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. -М.//Издательство МЭИ. 2005.

8. A. Bieberle - Hiitter, L.J. Gauckler. Fuel cells - Solid Oxide Fuel Cells.//Encyclopedia of Electrochemical Power Sources. 2009. P. 148-157.

9. S. Singhal, K. Kendall. High Temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications.

10. Официальный сайт исследовательского цента Юлих. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fz-juelich.de. 11.2012.

11. Bloom Energy Corporation Financial Report.//PrivCo Company Financial Report. August 6, 2012.

12. Официальный сайт компании Bloom Energy. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.bloomenergy.com. 11.2012 г.

13. 26 U.S. Code. §48// Кодекс Соединенных Штатов Америки.

14. The Fuel Cell Today Industry Review 2012.

15. Официальный сайт компании Ceramic Fuel Cells. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.cfcl.com.au. 08.2011.

16. Официальный сайт Японского Центрального научно-исследовательского института электроэнергетики (CRIEPI). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://criepi.denken.or.jp. 08. 2011.

17. Официальный сайт компании Cummins Power Generation. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.cummins.com. 08. 2011.

18. Официальный сайт компании Siemens.[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.usa.siemens.com. 08. 2011.

19. Официальный сайт компании GE Energy Management. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ge-energy.com. 01.2011.

20. Официальный сайт компании Delphi. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://delphi.com. 01.2011.

21. Официальный сайт компании J-Power. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.jpower.co.jp. 01.2011.

22. Киселев И.В., Липилин А.С., Нефедкин С.И. и др. Энергоснабжение малоэтажных домостроений на основе эффективного использования природного газа в технологии ТОТЭ.// Ж. Альтернативная энергетика и экология. № 10. 2010. С. 162-174.

23. Survey of Russia 2010. Официальный сайт Fuel Cell Today. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fuelcelltoday.com. 01.2011.

24. А.К. Demin, B.L. Kuzin, A.S. Lipilin et al. Research and Development on SOFC in the USSR.//Second International Symposium of SOFC. 2-5 July 1991. Athens, Greece. P. 67-73.

25. Патент РФ № 2027258. Высокотемпературный электрохимический генератор. Приоритет 03.07.90г. С.И. Сомов, А.К. Демин, Б.Л. Кузин, А.С. Липилин, М.В. Перфильев.

26. Твердооксидные топливные элементы.//Сборник научно-технических статей. Снежинск. Издательство РФЯЦ-ВНИИТФ. 2003.

27. Тезисы докладов III Всероссийского семинара «Топливные элементы и энергоустановки на их основе», 31.01 - 03.02. 2006 г. Екатеринбург, Россия.

28. Чухарев В.Ф. Разработка энергоустановок на ТОТЭ в ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина».//Международный Форум Водородные технологии для производства энергии» 6-10 февраля 2006 г., Москва.

29. Тезисы 7-го Европейского форума по ТОТЭ, 3-7 Июля 2006 г., Люцерне, Швейцария.

30. A.C. Липилин. ТОТЭ и энергосистемы на их основе: Состояние и перспективы. Институт электрофизики УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия. 2006.

31. Анциферов В.Н., Севастьянов И.Г. Влияние тонкого измельчения на структуру и свойства диоксида циркония. Огнеупоры. 1994. №2. С. 2.

32. Троицкий В.Н., Куркин E.H., Торбов В.И. и др. Фазовый состав ультрадисперсного диоксида циркония. Неорганические материалы. 1994. Т. 30. №11.С. 1436.

33. Дудник Е.В., Зайцева З.А., Шевченко A.B. и др. Методы получения дисперсных порошков на основе диоксида циркония. Порошковая металлургия. 1993. № 7. С. 24-26.

34. Зубов В.И. Некоторые размерные эффекты и свойства ультрадисперсных систем. Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. Т. XXXVI. Тонкодисперсные порошки и материалы на их основе. 1991. №2. С. 135(5).

35. Денисенко Э.Т., Кулик О.П., Еремина ТВ. Дисперсные кристаллические порошки. Порошковая металлургия. 1983. № 4. С. 4 - 5.

36. Рыкалин H.H., Федоров В.Б., Корценштейн Н.М. и др. Возможность получения ультрадисперсных порошков. Порошковая металлургия. 1984. №5.С. 34.

37. Андриевский P.A. Свойства нанокристаллических тугоплавких соединений. Порошковая металлургия. 1993.№11. С. 85-87.

38. П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела, М. Высшая школа. 1985.

39. Siegel R.W. Nanostructured Materials Mind over Matter. Nano Structred Materials. 1994. Vol. 4. №1. P. 121 -138.

40. Nieman G.W., Weertman J.R., Siegel R.W. Mechanical Behavior of Nanocrystalline Cu and Pd. J. Mater. Res. 1991. Vol. 6. P. 1012.

41. Siegel R.W. Nanostructured Materials Mind over Matter. Nano Structred Materials. 1994. Vol. 4. №1. P. 121-138.

42. Guermazi M., Hurler H.J., Hahn H., Averback R.S. Temperature Dependence of the Hardness of Nanocrystalline Titanium Dioxide. J. Amer. Cer. Soc. 1991. Vol. 74. P. 2672.

43. Averback R.S., Hofler H.J., Hahn H., Logas J.C. Sintering and Grain Growth in Nanocrystalline Ceramics. J. Nanostructured Materials. Vol. 1, №2. 1992. P. 173- 178.

44. Ramamoorthy R., Viswanath R.N., Ramasamy S. Synthesis and Study of Nanostructured Ytria Stabilized Zirconia. Department of Nuclear Physics, University of Madras. Madras, India. 1995.

45. Yan M.A., Terence G. Langdon. An Investigation of the Mechanical Behavior of the Superplastic Yttrium-Stabilized Zirconia. Materials Research Society. 1990. Vol. 196.

46. Анциферов B.H. Особенности формирования ультрадисперсного состояния керамических порошков системы Zr02 - Y2O3 - А1203. Огнеупоры. 1994. №11.С. 12-13.

47. Галахов А.В. Куцев С. В., Крючков В.А. и др. Влияние давления формования на спекаемость субмикронных порошков тетрагонального диоксида циркония. Огнеупоры. 1993. № 2. - С. 5.

48. Дудник Е.В., Зайцева З.А., Шевченко А.В. и др. Спекание ультрадисперсных порошков на основе диоксида циркония. Порошковая металлургия. 1995. №5. С. 43.

49. Лукин Е.С. Современная высокоплотная оксидная керамика с регулируемой микроструктурой. Влияние агрегации порошков оксидов на

спекание и микроструктуру керамики. Огнеупоры и техническая керамика. 1996. №2. С. 9.

50. Галахов A.B., Вязов И.В., Шевченко В.Я. и др. О влиянии пористой структуры формовки из субмикронных порошков на прочность керамики из диоксида циркония. Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1990. Т. 26, №4. С. 828.

51. Лукин Е.С. Современная высокоплотная оксидная керамика с регулируемой микроструктурой. Обоснование принципов выбора модифицирующих добавок, влияющих на степень спекания оксидной керамики. Огнеупоры и техническая керамика. 1996. № 5. С. 2.

52. Попильский Р.Я., Пивинский Ю.Е. Прессование порошковых керамических масс. М. Металлургия. 1983.С. 169.

53. Дубок В. А., Кабанова М.И., Орловская H.A. и др. Влияние виброобработки порошков на спекаемость и механические свойства керамики на основе Zr02. Порошковая металлургия. 1990. №4. С. 31.

54. Савченко H.JL, Саблина Т.Ю., Пелетина Т.М. и др. Фазовый состав и механические свойства диоксид-циркониевой керамики, полученной высокотемпературным спеканием в вакууме. Порошковая металлургия. 1993. №9. С 80-83.

55. Андриевский P.A., Вихрева А.Н., Иванов В.В. и др. Компактирование ультрадисперсного нитрида титана магнитно-импульсным методом и в условиях деформации сдвигом под высоким давлением. Физика металлов и металловедение. 1996. Т. 81, Ч. 1.

56. Пат. 4742030 США, МКИ С 04 В 35/48, С 01. G 25/02. Спеченный материал на основе оксида циркония и способ его получения.М.ТакаЫ, S. Koyokazu. Toraybid. Inc. №900581. РЖ Химия. №3. 1989.

57. Barringer Е., Jubb N. et al. Processing of Monosized Powders. Ultrastructure Processing of Ceramics. Glasses and Composites. 1984. P. 315-333.

58. Rhodes W.H. Agglomeration and Particle Size Effects on Sintering YSZ. J. Amer. Cerarn. Soc. 1981. № 1. P. 19 - 22.

59. Theunissen G.S., Winnubst A.M., Burggraaf A J. Microstructure Development During Sintering of Ultra-Fine Graind Y-TZP. Zirconia'88. Adv. Zirconia Sei. and Technol.: Proc. Int. Conf. L.-N. Y. 1989. P. 325 - 335.

60. P.G. Debenedetti, C.G. Vayenas. Steady-state Analysis of High Temperature Fuel Cells. Chemical Engineering Science 38 (11). 1983. P. 1817-1829.

61. A. M. Svensson, S. Sunde, K. Nisancioglu. A Mathematical Model of the Porous SOFC Cathode. Solid State Ionics 86-88(2). 1996. P. 1211-1216.

62. P.Costamagna, P. Costa, V. Antonucci. Micro-modeling of Solid Oxide Fuel Cell Electrodes. Electrochimica Acta 43(3-4). 1998. P. 375-394.

63. G. Dotelli, R. Volpe, I. Natali-Sora, C.M. Mari. Impedance Spectra Simulation of Yttria-stabilised Zirconia/Alumina Composites. Solid State Ionics 113-115, 1998. P. 325-331.

64. P.J. Kortbeek, J.A.F. de Ruijter, P.C. van der Laag et al. A Dynamic Simulator for a 250 kW Class ER-MCFC System. J. of Power Sources 71(1-2). 1998. P.278-280.

65. R.E. Sonntag, C. Borgnakke, G.J. Van Wylen. Fundamentals of Thermodynamics, 6th ed., Wiley, 2003.

66. S.V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere, 1980.

67. J.P. Holman, Heat Transfer, 8th ed., MsGraw-Hill, 1997.

68. H. Zhu, W. Kong, Z. Fei, Z. Lin. A Modified Dusty Gas Model in the Form of a Fick's Model for the Prediction of Multicomponent Mass Transport in a Solid Oxide Fuel Cell Anode. Journal of Power Sources 206. 2012. P. 171-178.

69. R.E Williford, K.P Recknagle, L.A Chick, D.R Rector, M.A Khaleel. Three-dimensional Thermo-fluid Electrochemical Modeling of Planar SOFC stacks. J. of Power Sources 113(1). 2003. P. 109-114.

70. S.H. Chan, X.J. Chen, K.A. Khor. An Electrolyte Model for Ceramic Oxygen Generator and Solid Oxide Fuel Cell. J. of Power Sources 111(2). 2002. P. 320328.

71. D. Cui, L. Liu, Y. Dong, M. Cheng. Comparison of Different Current Collecting Modes of Anode Supported Micro-tubular SOFC through Mathematical Modeling. J. of Power Sources 174(1). 2007. P. 246-254.

72. Yixiang Shi, Ningsheng Cai, Chen Li et. al. Modeling of an Anode-supported Ni-YSZ|Ni-ScSZ|ScSZ| LSM-ScSZ Multiple Layers SOFC Cell: Part II. Simulations and Discussion. J. of Power Sources 172(1). 2007. P. 246-252.

73. A.M. Ferriz, M.A. Laguna-Bercero, M. Ruperez. Modeling and Performance of a Microtubular YSZ-Based Anode Supported Solid Oxide Fuel Cell Stack and Power Module. Energy Procedia 29. 2012. P. 166-176.

74. Meng Ni. Modeling of SOFC Running on Partially Pre-reformed Gas Mixture. International J. of Hydrogen Energy 37(2). 2012. P. 1731-1745.

75. M. Lockett, M.J.H. Simmons, K. Kendall. CFD to Predict Temperature Profile for Scale up of Micro-tubular SOFC Stacks. J. of Power Sources 131. 2004. P. 243-246.

76. Valéry A. Danilov, Moses O. Tade. A CFD-based Model of a Planar SOFC for Anode Flow Field Design. Int. J. of Hydrogen Energy 34(21). 2009. P. 8998-9006.

77. A. Nakajo, C. Stiller, G. Harkegard, et. al. Modeling of Thermal Stresses and Probability of Survival of Tubular SOFC. J. of Power Sources 158(1). 2006. P. 287-294.

78. K. Lai, Brian J. Koeppela, K. S. Choia et al. A Quasi-two-dimensional Electrochemistry Modeling Tool for Planar Solid Oxide Fuel Cell Stacks. J. of Power Sources 196. 2011. 3204 - 3222.

79. A. Mitterdorfer, L.J. Gauckler. Identification of the Reaction Mechanism of the Pt, 02(g)!YSZ System: Part II: Model Implementation, Parameter Estimation, and Validation. Solid State Ionics. Vol. 117, Is. 3-4. 1999. P. 203-217

80. A. Bieberle, L.J. Gauckler. Reaction Mechanism of Ni Pattern Anodes For Solid Oxide Fuel Cells. Solid State Ionics. Vol. 135(1-4). 2000. P. 337-345

81. Коровин H.B., Волощенко Т.Н., Смирнов В.Н., Вагин В.Ф. Математическое описание анодных процессов в высокотемпературном топливном элементе. В сб. Проблемы термодинамики, кинетики и

массопереноса в электрохимической энергетике. № 95, Москва, МЭИ, 1986, С. 5-9.

82. Коровин Н.В., Волощенко Г.Н., Вагин В.Ф. Энергетические характеристики электрохимических электростанций на основе высокотемпературных элементов с использованием метана.

83. W. Lehnert, J. Meusinger, F. Thom. Modeling of Gas Transport Phenomena in SOFC Anodes. Vol. 87(1-2). 2000. P. 57-63.

84. H. Yakabe, M. Hishinuma, M. Urataniet et al. Evaluation and Modeling of Performance of Anode-supported Solid Oxide Fuel Cell. Vol. 86(1-2). 2000. P. 423-431.

85. Hall D J, Colclaser R.G. Transient Modeling and Simulation of a Tubular Solid Oxide Fuel Cell. IEEE T Energy Conver. 1999. 14: 749 - 53.

86. Eric A. Liese, Mario Luigi Ferrari, Randall S. Gemmen. Modeling of Combined SOFC and Turbine Power Systems. Fuel Cells and Hydrogen Energy. 2008. P. 239 - 268.

87. F. Standaert, K. Hemmes, N. Woudstra. Analytical Fuel Cell Modeling; Non-isothermal Fuel cells. J. of Power Sources. Vol. 70. Is. 2. 1998. P. 181-199

88. J. Yuan, B. Sunden, M. Andersson. SOFC Modeling Considering Electrochemical Reactions at the Active Three Phase Boundaries. Int. J. of Heat and Mass Transfer, Vol. 55, Is. 4, 2012. P. 773 - 788.

89. H. Schichlein, A.C. Muller, M. Voigts, A. Kriigel, E. Ivers-Tiffee. Deconvolution of Electrochemical Impedance Spectra for the Identification of Electrode Reaction Mechanisms in Solid Oxide Fuel Cells. J. of Applied Electrochemistry. 2002. 32(8): 875-882.

90. Hagiwara A., Michibata H., Kimura A. et al. Tubular Solid Oxide Fuel Cell Life Tests, in: Proceedings of the Third International Fuel Cell Conference, Nagoya, Japan. 1999. P. D2 - D4, 369.

91. P.G. Debenedetti, C.G. Vayenas. Steady-state Analysis of High Temperature Fuel Cells. Chemical Engineering Science. Vol. 38(11), 1983. P. 1817-1829.

92. Yakabe H., Ogiwara Т., Hishinuma M., Yasuda I. 3-D Model Calculation for Planar SOFC. Journal of Power Sources 2001; 102:144e54.

93. P. Aguiar, D. Chadwick, L. Kershenbaum. Modelling of an Indirect Internal Reforming Solid Oxide Fuel Cell. Chemical Engineering Science. Vol. 57(10). 2002. P. 1665- 1677.

94. Achenbach E. Three-dimensional Modeling and Time-dependent Simulations of a Planar Solid Oxide Fuel Cell Stack. J. of Power Sources. 1994. 73:333-48.

95. W. He, Q. Chen. Three-dimensional Simulations of a Molten Carbonate Fuel Cell Stack Using Computational Fluid Dynamics Technique. J. of Power Sources. Vol. 55(1). 1995. P. 25-32.

96. W. He, Q. Chen. Three-dimensional Simulation of a Molten Carbonate Fuel Cell Stack Under Transient Conditions. J. of Power Sources. Vol. 73(2). 1998. P. 182-192.

97. H.B. Коровин, A.C. Седлов, Ю.А. Славнов, В.Д. Буров. Расчет к.п.д. гибридной энергоустановки с высокотемпературным топливным элементом. Журнал «Теплоэнергетика». Изд. МЭИ. №2 2007. С. 49-53.

98. Пат. РФ №2083328 МКИ 6B22F 3/087. Способ импульсного прессования твердых порошковых материалов и устройство для его осуществления» Иванов В.В., Паранин С.Н., Вихрев А.Н. опубл. 10.07.97.

99. Иванов В.В., Паранин С.Н., Вихрев А.Н., Ноздрин A.A. Эффективность динамического метода уплотнения наноразмерных порошков. Материаловедение. 1997. №5. С. 49-55.

100. Suwanwarangkul R, Croiset Е., Pritzker M.D. et al. Mechanistic Modeling of a Cathode-supported Tubular Solid Oxide Fuel Cell, Journal of Power Sources 154. 2006. 74-85.

101. Hagiwara A., Michibata H., Kimura A. et al. Tubular Solid Oxide Fuel Cell Life Tests, in: Proceedings of the Third International Fuel Cell Conference, Nagoya, Japan. 1999. pp. D2-D4, 369.

102. Bessler W.G., Vogler M., Stornier H. et al. Physical Chemistry Chemical Physics 12. 2010 13888-13903.

103. Феттер К. Электрохимическая кинетика. Химия. 1967. 856 С.

104. Deng Х.Н, Petric A. Geometrical Modeling of the Triple-Phase Boundary in Solid Oxide Fuel Cells. J Power Sources 140(2). 2005. 297 - 303.

105. Martinez M.J., Shimpalee S., Van Zee J.W. Effect of Microporous Layer on MacMullin Number of Carbon Paper Gas Diffusion Layer. Electrochem. Soc. 156(1). 2009. B80-B85.

106. Cussler E.L. Diffusion Mass Transfer in Fluid Systems. Cambridge University Press. 1997.

107. Perry R.H, Green D.W, Maloney J.O. Perry's Chemical Engineers' Handbook.7th edition. McGraw-Hill. 1997.

108. Hernandez-Racheco E., Singh D., Hutton P.N. et al. A Macro-level Model for Determining the Performance Characteristics of Solid Oxide Fuel Cells. J. Power Sources 138(1-2). 2004. 174-86.

109. Song T.W., Sohn J.L., Kim J.H. et al. Performance Analysis of a Tubular Solid Oxide Fuel Cell/Micro Gas Turbine Hybrid Power System Based on a Quasi-two Dimensional Model. J. Power Sources 142(1-2). 2005. P. 30 - 42.

110. Pfafferodt M., Heidebrecht P., Stelter M. et al. Model-based Prediction of Suitable Operating Range of a SOFC for an Auxiliary Power Unit. J. Power Sources 149:2005. 53-62.

111. Официальный сайт компании CHAM Ltd. [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.cham.co.uk- 10.2011.

112. The PHOENICS Reference Manual (Version 5.5). CHAM TR 200/ (PIL).-384 c.

113. Сергиевский Э.Д. Применение комплекса численного моделирования FLUENT для задач промышленной энергетике: Учебное пособие. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 80 с.

114. Быстров Ю.А., Исаев С.А., Кудрявцев Н.А., Леонтьиев А.И. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб. Санкт- Петербург, 2005.-392 с.

115. Сергиевский Э.Д., Хомчеико Н.В., Овчинников Е.В. Расчет локальных параметров течения и теплообмена в каналах. МЭИ, 2001.-57 с.

116. Сергиевский Э.Д., Хомченко Н.В., Овчинников Е.В. Расчет локальных параметров течения и теплообмена в каналах. - М.: МЭИ: 201 к

117. Быстров Ю.А., Исаев С.А., Кудрявцев H.A. и др. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб. Санкт-Петербург, 2005.

118. Глазов B.C., Сергиевский Э.Д. и др. Применение программного комплекса PHOENICS 3.5 для задач промышленной теплоэнергетики. Иваново. 2005.

119. V.V. Ivanov, A.S. Lipilin, Yu. A. Kotov et al. Formation of a thin-layer electrolyte for SOFC by magnetic pulse compaction of tapes cast of nanopowders. J. of Power Sources. 2006. Vol. 159. P. 605.

120. Перфирьев M.B., Демин A.K., Кузин Б.Л., Липилин A.C. Высокотемпературный электролиз газов. Москва. Наука. 1988.

121. В. А. Акшель. Энергоцентры на базе микротурбинных установок. Энергосбережение №5/2006.

122. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.

123. Официальный сайт компании Enefied [Электронный ресурс].- Режим доступа http://enefield.eu - 2012.

124. МДК 4-05.2004 «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения».

125. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

126. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

127. Ф. Крейт, У. Блэк. Основы теплопередачи. Harper and Row Publishers, N.Y. 1980.

128. H.C. Hottel, W.H. MaAdams. Heat Transmission, 3rd ed., ch. 4, McGraw, N.Y., 1954. [Имеется перевод: Мак Адаме, Теплопередача, Металлургиздат, 1961, с. 87-175].

129. Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. Тепломассообмен. Учебник для ВУЗов. М. Изд. МЭИ. 2011.

130. Официальный сайт компании Enefied [Электронный ресурс].- Режим доступа http://enefield.eu - 2012.

131. Fuel Cell Program Portfolio. Office of Fossil Energy. National Energy Technology Laboratory. SECA. 2012.

132. Официальный сайт компании ЦКП МЭИ [Электронный ресурс].- Режим доступа http://www.h2-center.ru/ - 2013.

133. Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина. Электрохимия. Химия. 2008 г.

134. Л.И. Андропов. Теоретическая электрохимия. 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1984.

135. Приказ ФСТ №273-э/1 от 27 ноября 2012 года.

136. Справочник азотчика: Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака. - 2-е изд., М. : Химия, 1986. - 512 е., ил.

137. Evans Т. / Least cost approaches to ammonia plant efficiency, Nitrogen, 232, pp.41-52 (March-April 1998).

138. Патент РФ №784148, МКИ B01J 8/04. Способ двухступенчатой каталитической конверсии углеводородного сырья. / Сосна М.Х., Харламов В.В., Семенов В.П., Кондращенко В.Д., Алексеев A.M. - 17.02.93 г.