НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Сравнительный анализ схем энергоустановок, использующих углерод в~качестве топлива электрохимических генераторов

СПИСОК АВТОРОВ:
Иванов П.П., Киселева Е.А.

DOI:
https://doi.org/10.33849/2018126

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
23 ноября 2018 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
1

ГОД:
2018

СТРАНИЦЫ:
121-125

РУБРИКА:
Проблемы энергетики

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
газификация угля; SOFC; DCFC; термодинамическое моделирование

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
УДК 621.352.6

АННОТАЦИЯ:
С помощью термодинамического моделирования исследуются некоторые альтернативы, возникающие при рассмотрении угля как топлива для электрохимической энергетической установки: газификация или прямое окисление, воздушная или кислородная газификация, прямое окисление углерода до окиси или до двуокиси. Показано, что установка с воздушной газификацией углерода и с твердооксидным топливным элементом (SOFC --- Solid Oxide Fuel Cell) обеспечивает к.п.д. 60 %. Кислородное дутье в газификаторе не повышает к.п.д. даже без учета энергетической цены кислорода. Прямое окисление углерода в топливном элементе типа DCFC (Direct Carbon Fuel Cell) может происходить с образованием CO$_2$ (при температуре ниже 950~К) или CO (при температуре выше 950~К). В последнем случае DCFC превращается в газификатор, и для полного использования топлива (CO) необходима вторая ступень процесса (SOFC). При температуре 1073~К одноступенчатый процесс обеспечивает к.п.д. установки 67 %, а двухступенчатый --- на 2.5 % выше.

TITLE:
Analysis of power plants based on the carbon fueled fuel cells

AUTHORS:
Ivanov P.P., Kiseleva E.A.

KEYWORDS:
coal gasification; SOFC; DCFC; thermodynamic modeling

ABSTRACT:
Some alternatives inherent to the power plants based on the coal fueled fuel cells are considered using the thermodynamic modeling. Those alternatives are: the gasification or the direct oxidation, air or oxygen blast for the gasification, carbon oxidation to monoxide or dioxide. Power plant based on the SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) fueled by carbon gasification products show the efficiency 60%. Oxygen blast doesn’t improve the efficiency even if the oxygen production energy is neglected. In the direct carbon fuel cell (DCFC) under the temperatures lower than 950K carbon oxidize to CO2, and under the temperatures higher than 950K – to CO. 
The last case actually converts the DCFC into gasifier, and in this case the second stage of conversion is needed (let it be SOFC). Under the temperature 1073K single stage process has the efficiency 67%, and the two stage process - by 2.5% higher.