W wysokopunktowanym czasopiśmie Journal of Cleaner Production (IF 11,072, 140 pkt. MEiN) ukazał się artykuł Efficiency analysis of a novel reversible solid oxide cell system with the secondary utilization of the stack off-gas: A model-based study, dotyczący analizy możliwości poprawy sprawności ogólnej instalacji ze stosami stałotlenkowych ogniw elektrochemicznych (SOC) pracujących naprzemiennie w trybie ogniwa paliwowego (SOFC) i elektrolizera (SOE), w myśl koncepcji rSOC (reversible solid oxide cells).
W ramach prowadzonych prac zaproponowane zostały rozwiązania dotyczące nowego układu ciągu procesowego instalacji rSOC, które zwiększają stopień integracji cieplnej instalacji. W efekcie możliwe jest zmniejszenie potrzeb własnych instalacji poprzez ograniczenie wykorzystania energii elektrycznej w instalacji do odparowania wody. Rozwiązanie to opiera się na poprawie efektywności wykorzystania gazów wylotowych ze stosów ogniw SOC pracujących naprzemiennie jako elektrolizer (SOE) oraz ogniwo paliwowe (SOFC). W efekcie zaproponowanych i przeanalizowanych zmian konfiguracji układu, podczas pracy stosu w temperaturze 750°C i przy niewielkim nadciśnieniu, możliwe jest uzyskanie sprawności ogólnej procesu magazynowania energii w procesie power-to-gas-to-power (tzw. round-trip-efficiency) równej 62,4%. Ponadto, zaproponowane i poddane analizie numerycznej rozwiązanie, pozwala kontrolować rozkład temperatury w stosie w warunkach zwiększonego przepływu gazów w sekcji powietrznej stosu SOC. Efekty prac mogą być wykorzystane do projektowania systemów regulacji pracy układów rSOC i optymalizacji ich osiągów. Współautorem publikacji jest dr hab. inż. Jakub Kupecki, prof. IEn.
Badania prowadzone były w ramach współpracy z Huazhong University of Science & Technology (Wuhan, Chiny) oraz Shenzhen Huazhong University of Science and Technology Research Institute (Shenzhen, Chiny), w ramach kilku projektów. Zagadnienia dotyczące eksploatacji elektrolizerów SOC w trybie rSOC wraz z analizą pracy stosu jak i instalacji, realizowane były w ramach projektu NEXTH2: Opracowanie innowacyjnego stałotlenkowego elektrolizera (SOE) wytwarzanego niskokosztowymi technikami wytwórczymi jako kluczowego elementu nowoczesnych magazynów energii opartych na koncepcji power-to-gas, finansowanego w ramach programu LIDER XII Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (LIDER/1/0003/L-12/20/NCBR/2021).
Liu G., Kupecki J., Deng Z., L X., Efficiency analysis of a novel reversible solid oxide cell system with the secondary utilization of the stack off-gas: A model-based study, Journal of Cleaner Production, in press (IF 11.072), doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136570
Pełny tekst publikacji: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S095965262300728X