АВТОНОМНЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ С ТОПЛИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ, РАБОТАЮЩИЕ НА ПРОДУКТАХ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА

rJ

HYDROGEN ECONOMY

УДК 621.039.533.6+621.165.+621.431

АВТОНОМНЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ С ТОПЛИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ, РАБОТАЮЩИМИ НА ПРОДУКТАХ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО

ОКИСЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

А.Л. Дмитриев*, В. К. Иконников*, А.И. Кириллов**, В.Ю. Рыжкин*,

Е.А. Ходак**

*ФГУП РНЦ «Прикладная химия», Санкт-Петербург, 197198, пр. Добролюбова, 14, тел: +7(812)499 9345, +7(921)963 0013, e-mail: vikonnikov@rscac.spb.ru **СПбГПУ, Санкт-Петербург, 195251, ул. Политехническая, 29 тел./факс: +7(812)552 7773, e-mail: tot@pef.spbstu.ru

Выполнен анализ термодинамической эффективности автономных комбинированных энергетических установок, содержащих топливные элементы (ТЭ), работающие на водороде. В качестве базовой рассмотрена созданная в РНЦ «Прикладная химия» опытная установка. Для совместной выработки электрической энергии и теплоты предложены схемы энергетических установок с паро-водородными предвключенными турбинами и низко- и высокотемпературными ТЭ. Наиболее эффективны установки с высокотемпературными ТЭ, в которых дополнительная электроэнергия может быть получена за счет теплоты уходящих газов.

AUTONOMOUS COMBINED POWER PLANTS WITH FUEL CELL WHICH WORKS ON PRODUCTS OF HYDROTHERMAL ALUMINIUM OXIDATION

A.L. Dmitriev*, V.K. Ikonnikov*, A.I. Kirillov**, V.Ju. Ryzhkin*, E.A. Khodak**

*Russian Scientific Center of Applied Chemistry, St.-Petersburg, 197198, Dobrolubov ave., 14, tel.: +7(812)499 9345, +7(921)963 0013, e-mail: vikonnikov@rscac.spb.ru **State Polytechnic University, St.-Petersburg, 195251, Polytechnicheskaya st., 29 tel./fax: +7(812)552 7773, e-mail: tot@pef.spbstu.ru

Analysis of thermodynamic effectiveness of combined power plants with hydrogenous fuel cell (FC) was done. As a basis variant the power plant which works in RSC «Applied Chemistry» was considered. Schemes with topping steam-hydrogen turbine and different FC for power and heat generation were proposed. More effective are plants with high temperature FC where addition power can be generated by exhaust gases heat.

Введение

В последнее время активно ведутся разработки автономных экологически чистых энергоустановок с прямым преобразованием химической энергии водорода в электрическую энергию в ТЭ. Применение водорода в качестве топлива для ТЭ обеспечивает их высокий электрический к.п.д. и благоприятные экологические показатели установки в связи с тем, что выбросы в окружающую среду не содержат газов, вызывающих парниковый эффект. К достоинствам топливных элементов относятся также отсутствие в них движущихся частей, долговечность и простота эксплуатации.

Поскольку хранение и транспортировка газообразного водорода связаны с серьезными техническими трудностями, предпочтительнее вырабатывать водород на месте потребления. В большинстве разработок для получения водорода используют метод паро-каталитической конверсии углеводородов [1]. Реализация этого метода связана, во-первых, с выбросом двуокиси углерода в атмосферу; во-вторых, конвертируемый газ в некоторых случаях требует применения дорогостоящих систем очистки от значительного количества примесей. От указанных выше недостатков свободен другой способ получения чистого водорода - гидролизом порошков алюминия [2-4]. На основе этого метода разработаны все варианты предлагаемых ниже схем комбинированных энергетических установок.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (67) 2008

© Scientific Technical Centre «TATA», 2008

Опытная установка

В основу метода получения водорода положена химическая реакция гидротермального окисления порошков алюминия:

Al + 2H2O = AlOOH (бемит) + 1,5H2 + Q

(1)

где = 413,3 МДж/кмоль (15,3 МДж/кг в пересчете на алюминий) - тепловой эффект реакции.

С целью отработки конструкции реактора и режимов длительной его эксплуатации в РНЦ «Прикладная химия» создана и успешно работает опытная установка производительностью до 100 нм3/час не требующего дополнительной очистки водорода. Конструкция реактора позволяет применять для гидролиза крупнодисперсные порошки алюминия размером до 100-120 мкм [5], которые вырабатываются отечественной промышленностью, безопасны при использовании и имеют низкую по сравнению с высокодисперсными порошками стоимость.

Принципиальная схема установки представлена на рис. 1. Порошок алюминия поступает в бункер 1, откуда с помощью шнека 2 подается в смеситель 4, где смешивается в заданном соотношении с водой. Из смесителя водно-алюминиевая суспензия закачивается насосом высокого давления 5 через распылительное устройство в реактор 6. Из реактора выходят газообразные продукты (смесь водорода с насыщенным водяным паром) и водная суспензия бемита.

Особенность процесса, разработанного в РНЦ «Прикладная химия», - непрерывность работы установки, обусловленная полным окислением порошка алюминия в реакторе и достаточной текучестью суспензии, содержащей порошок бемита [2, 3].

Процесс в реакторе протекает при температуре 300 ± 10° С и давлении 11-12 МПа. Температурный режим поддерживается за счет теплоты реакции при соотношении масс воды и алюминия (8,0-8,2): 1. Масса воды, обеспечивающая текучесть водной суспензии бемита, а следовательно, и непрерывность технологического процесса, относится к массе беми-та как 0,7:1. Установка допускает регулирование производительности водорода (с помощью насоса высокого давления 5) в пределах 2-10 кг/ч, чему соответствует расход алюминия 18-90 кг/ч.

Паро-водородная смесь из реактора 6 через дроссельный регулятор 7, поддерживающий заданное давление 6 МПа при расходе смеси Осм, направляется в теплообменник-конденсатор 8 и далее - в сепаратор 9, где водород отделяется от воды при температуре 70-80° С. Выделившийся водород проходит через редуктор 10, снижающий давление до необходимого потребителю уровня, фильтр 11, улавливающий остаточный высокодисперсный порошок бемита, и осушитель 12. Вода из сепаратора 9 направляется в сборник конденсата 13, в котором из нее выделяется растворенный водород, поступающий затем на утилизацию.

Рис. 1. Схема опытной установки: 1 - бункер, 2 - шнек, 3 - электрический двигатель, 4 - смеситель, 5 - питательный насос высокого давления, 6 - реактор, 7 - дроссельный регулятор, 8 - теплообменник-конденсатор, 9 - сепаратор, 10 - редукционный клапан, 11 - фильтр, 12 - осушитель водорода, 13 - сборник воды, 14 - насос низкого давления, 15 - дроссель, 16 - циклон-сепаратор, 17 - сборник бемита, 18 - конденсатор, 19 - насос подпитки, 20 - система водоподготовки,

21 - питательная емкость

Fig. 1. Pilot plant layout: 1 - hopper, 2 - worm, 3 - electric motor, 4 - mixer, 5 - high pressure feed pump, 6 - reactor, 7 - throttle regulator, 8 - condensation heat exchanger, 9 - separator, 10 - relief valve, 11 - filter, 12 - hydrogen drier, 13 - water collector, 14 - low pressure pump, 15 - throttle, 16 - cyclone separator, 17 - boehmite collector, 18 - condenser, 19 - injection pump, 20 - water treatment system, 21 - feed tank

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (67) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008

Суспензия бемита через дроссельный клапан 15, в котором ее давление снижается до атмосферного (большая часть воды при этом испаряется), направляется в циклон-сепаратор 16 и в виде насыщенного пара уходит в конденсатор 18, а бемит через сборник 17 выводится из установки. В конденсаторе 18 происходит выделение остаточного водорода, поступающего на утилизацию, а вода отводится в сборник 13.

Вода, питающая реактор, пройдя систему водо-подготовки 20, соединяется в емкости 21 с водой, поступающей из сборника конденсата 13, и направляется в смеситель 4.

Как следует из рис. 1 и описания схемы опытной установки, она состоит из двух блоков. В первом блоке (поз. 1-6 и 15-21) производится паро-водородная смесь и бемит; во втором блоке (поз. 8-14) водород отделяется от паро-водородной смеси.

Эффективность реактора будем оценивать эксерге-тическим методом [6, 7], который, во-первых, исходит из корректной оценки максимальной полезной работы как разности потенциалов Гиббса [8] и, во-вторых, позволяет раздельно оценить составляющие потерь работоспособности веществ, участвующих в процессе.

Al

^_^ W (вода)

РЕАКТОР

^(вода)

St^)

энергоносителей может быть использован как водород, так и водяной пар высоких параметров (/ = 300 ± ± 10° С, р = 11-12 МПа). Вопрос же о полезных свойствах бемита будет затронут ниже.

В качестве примера в табл. 1 приведены экспериментально подтвержденные расчетные характеристики реактора на одном из типичных режимов его работы. В таблице указаны значения потоков массы и эксергии всех веществ при входе и при выходе из реактора для случая, когда в результате реакции производится 8,1 кг/ч водорода. Под термической эксергией, как это принято в термодинамике, здесь подразумевается сумма химической (возникающей в результате химической реакции при стандартных параметрах реагентов) и физической (возникающей в результате отклонения температуры и давления вещества от параметров окружающей среды) эксергий [6]. (Из этого источника заимствованы использованные в работе табличные значения химической эксергии веществ.)

Эксергетический к. п. д. реактора определим как отношение суммарной термической эксергии продуктов реакции к суммарной термической эксергии продуктов, вступающих в реакцию:

= ZE1 / ZE1 .

(2)

Рис. 2. Схема потоков в реакторе Fig. 2. Reactor flow diagram

Для анализа воспользуемся упрощенной расчетной схемой реактора (рис. 2), согласно которой при выходе из него имеем четыре потока продуктов реакции: водород, водяной пар, вода и бемит. Для автономных комбинированных установок в качестве

Согласно данным табл. 1, к.п.д. цЕ = 0,797. В автономной энергоустановке производство электроэнергии предусматривается лишь за счет термической эксергии паро-водородной смеси, и эффективность реактора следует оценивать величиной

пЕ = (^Е - ЕБ = 0,683, где ЕБ - поток термической эксергии бемита. Эффективность установки может быть повышена, если предусмотреть использование бемита для восстановления алюминия [4]. Заметим также, что бемит как конечный продукт реакции сам может иметь достаточно высокую рыночную стоимость (например, при производстве корунда).

Характеристики реактора Reactor performance data

Таблица i ТаЪк i

Вещество Алюминий Вода Водород Водяной пар Бемит Итого

Расход при входе в реактор О, кг/ч 72,0 585,3 - - - 657,3

Расход при выходе из реактора О,, кг/ч - 112,0 8,1 377,1 160,1 657,3

Поток термической эксергии при входе в реактор Е , МВт 0,658 0,030 - - - 0,688

Поток термической эксергии при выходе из реактора Е, МВт - 0,018 0,268 0,184 0,078 0,548

Поток химической эксергии при входе в реактор Е™, МВт 0,658 0,028 - - - 0,686

Поток химической эксергии при выходе из реактора Е™, МВт - 0,005 0,259 0,069 0,073 0,406

Поток физической эксергии при входе в реактор Ефиз , МВт - 0,002 - - - 0,002

Поток физической эксергии при выходе из реактора Е*ш, МВт - 0,013 0,009 0,115 0,005 0,142

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (67) 2008

© Scientific Technical Centre «TATA», 2008

В топливном элементе, в котором протекает высокоэффективный и экологически чистый процесс прямого преобразования энергии топлива в электрическую, расходуется главным образом поток химической эксергии водорода. Согласно данным табл. 1, эта величина (0,259 МВт) составляет 57,3% от потока термической эксергии паро-водородной смеси, выходящей из реактора (0,184 + 0,268 = 0,452 МВт), который может быть преобразован в электрическую мощность. Следовательно, в энергетической установке, состоящей только из реактора водорода и топливного элемента, почти половина потока термической эксергии паро-водородной смеси окажется невостребованной. Поэтому эффективную энергетическую установку, работающую на продуктах гидротермального окисления алюминия, следует создавать как комбинированную.

Энергетические установки с топливными элементами

Таким образом, в результате процессов, произошедших в реакторе, возникли два источника энергии, которая может быть преобразована в электрическую. Это, во-первых, водород, химическую энергию которого целесообразно использовать для прямого преобразования в электрическую в высокоэффективном ТЭ, и, во-вторых, паро-водородная смесь с высокими

Параметры топливных элементов при Fuel cell parameters when opera

параметрами, способная совершать механическую работу. Тогда в эффективную энергетическую установку с рассмотренным выше реактором, кроме топливного элемента, следует включить тепловые турбины. В турбинах в электрическую мощность будет преобразован поток физической энергии рабочих тел, а также теплота покидающих ТЭ газов.

Топливные элементы. Среди известных топливных элементов, подходящих для работы в автономных энергетических установках, рассмотрим характеристики следующих трех типов ТЭ:

- ФКТЭ (фосфорно-кислотный топливный элемент);

- ЩТЭ (щелочной топливный элемент);

- ТОТЭ (твердотельный оксидный топливный элемент).

Основные параметры этих ТЭ при окислении воздухом приведены в табл. 2 [1, 9, 10]. В них в качестве топлива, наряду с водородом, можно использовать также природный газ или жидкое топливо после реформинга. Применение водорода обеспечивает не только более высокий к.п.д. прямого преобразования химической энергии водорода в электрическую, но и способствует получению наиболее благоприятных экологических показателей установки в связи с отсутствием в выбросах газов, вызывающих парниковый эффект.

Таблица 2

работе на водороде и природном газе

ТаЬ1е 2

:ing on hydrogen and natural gas

Тип элемента Температура, °С, К.п.д. выработки электроэнергии, % Коэффициент использования теплоты топлива, %

рабочая рекомендуемый диапазон Топливо

И2 природный газ

ФКТЭ (PAFC) фосфорно-кислотный 200 170-217 50 37-42 70-80

ЩТЭ (AFC) щелочной 80 60-98 55 44* -

ТОТЭ (SOFC) твердотельный, оксидный 900 800-1000 60-70** 50-60 75-85

* Данные экспериментов [10]. Природный газ подвергался предварительной конверсии с целью получения водорода. ** Оценка авторов настоящей статьи.

Комбинированные установки с низкотемпературными ТЭ. Схема установки с низкотемпературным топливным элементом типа ЩТЭ приведена на рис. 3. Эта схема включается вслед за дроссельным регулятором 7 опытного реактора (см. рис. 1).

Паро-водородная смесь, поступающая из реактора 6, расширяется в турбине 22 до давления, близкого к атмосферному. При этом давлении в теплообменнике-конденсаторе 8 происходит конденсация водяного пара из паро-водородной смеси, а водород направляется в блок полной осушки 9-12 и затем - в

топливный элемент 24. Так как конденсация пара происходит при достаточно высокой температуре, выделяющаяся в аппарате 8 теплота может быть использована на отопление и горячее водоснабжение.

Поскольку в уходящих из ТЭ газах содержится значительное количество водяного пара, в установке вслед за ТЭ предусмотрен теплообменник-конденсатор 26, в котором конденсируется большая часть пара. Теплота конденсации, выделившаяся в аппарате 26, может быть использована для теплофикации, так же как и теплота, отведенная из аппарата 8.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (67) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008

Рис. 3. Схема установки с топливными элементами типа ЩТЭ (AFC) или ФКТЭ (PAFC): 8 - теплообменник-конденсатор, 9 - сепаратор, 10 - редукционный клапан, 11 - фильтр, 12 - осушитель водорода, 13 - сборник воды, 14 - насос низкого давления, 18 - конденсатор, 20 - система водоподготовки, 21 - питательная емкость, 22 - турбина, 23 - электрический генератор, 24 - топливный элемент, 25 - сепаратор конденсата за ТЭ, 26 - охладитель газов за ТЭ Fig. 3. AFC and PAFC plant layout: 8 - condensation heat exchanger, 9 - separator, 10 - relief valve, 11 - filter, 12 - hydrogen drier, 13 - water collector, 14 - low pressure pump, 18 - condenser, 20 - water treatment system, 21 - feed tank, 22 - turbine, 23 - electric generator, 24 - fuel cell, 25 - downstream condensate separator, 26 - downstream gas cooler

Оценим эффективность комбинированных установок с предвключенной паро-водородной турбиной, работающих совместно с реактором гидротермального окисления алюминия. В реакторе такого типа, как было показано выше, значительная доля термической эксергии алюминия преобразуется в теплоту химической реакции при высоком давлении паро-водородной смеси (11-12 МПа) и сравнительно низкой температуре (300° С).

Введем тепловой коэффициент реакции

X = бр/бм, (3)

где, как и прежде, бр - теплота реакции, а бА1 - теплота образования алюминия. Тогда электрический к. п. д. установки (без учета собственных нужд) может быть представлен в виде суммы:

Пэл = (1 - Х)Птэ + ХПп

(4)

где птэ - к.п.д. топливного элемента, п™т = NnBT/Qp -к.п.д. использования теплоты реакции (здесь Лгпвт -мощность паро-водородной турбины).

Характеристики комбинированных установок Performance of combined plants

Таблица 3

ТаЬ1е 3

Тип топливного элемента ФКТЭ ЩТЭ ТОТЭ

Мощность ТЭ, кВт 135,0 148,4 175,4

Мощность паро-водородной турбины, кВт 50,4 50,4 112,2

Мощность насосов, кВт 4,7 4,7 5,0

Мощность установки, кВт 180,7 194,1 282,6

Относительная мощность турбины, % 25,3 23,5 37,9

Электрический к.п.д. установки* 0,263/0,319 0,282/0,342 0,411/0,499

Мощность сетевых подогревателей, кВт 355,2 233,7 305,0

Тепловая эффективность использования А1 0,85 0,69 0,92

* В числителе к.п.д., отнесенный к теплоте образования алюминия, в знаменателе - к располагаемой энергии паро-водородной смеси. Тепловая эффективность установок определена с учетом термодинамической ценности бемита (теплоты его образования).

14

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (67) 2008

© Scientific Technical Centre «TATA», 2008

t: M

Для рассматриваемого процесса получения водорода к = 0,446, т.е. теплота реакции составляет значительную часть теплоты образования алюминия, и задача создания комбинированной установки с высоким к.п.д. состоит не только в том, чтобы выбрать эффективный топливный элемент, но и повысить глубину использования теплоты реакции. В нашем случае для обоих типов топливных элементов к.п.д. использования теплоты реакции невысок (Ппвт ~ 16%), что напрямую связано с низкой температурой пара при высоком давлении. Однако даже при таких неблагоприятных параметрах пара электрический к.п.д. комбинированных установок с ЩТЭ или ФКТЭ (см. табл. 3) оказывается на уровне к.п.д. тепловых двигателей малой мощности, работающих на природном газе.

Комбинированная установка с высокотемпературным ТЭ. Наибольшей эффективностью обладают комбинированные установки на базе высокотемпературных ТЭ типа ТОТЭ в сочетании с газотурбинной установкой. В этом случае можно создать высокоэффективную гибридную установку, в которой уходящие из топливного элемента при давлении 0,6-0,8 МПа и высокой температуре газы используются в регенеративном газотурбинном контуре, а ТЭ выполняет функцию камеры сгорания [1].

При рассматриваемом способе получения водорода применение газотурбинной надстройки менее

эффективно из-за снижения мощности паро-водородной турбины вследствие повышения давления за турбиной и в ТЭ, а также из-за значительного усложнения тепловой схемы. Вместе с тем, как следует из анализа, использование теплоты уходящих из ТЭ газов для повышения температуры паро-водородной смеси благоприятно повлияет на к.п.д. установки с паро-водородной турбиной. Рассмотрим этот простейший вариант комбинированной установки с одной турбомашиной.

С целью использования теплоты уходящих из ТЭ газов в схему установки (рис. 4) включен котел-утилизатор 27, генерация дополнительного количества водяного пара в котором в сочетании с регенеративным подогревом воздуха обеспечивает глубокую утилизацию теплоты уходящих газов ТЭ (температура их перед теплообменником-конденсатором 26 составляет около 70° С). Введение в схему предварительного подогрева паро-водородной смеси вместе с генерацией дополнительного пара в котле-утилизаторе 27 существенно повышает мощность паро-водородной турбины и электрический к. п. д. установки:

Пэл = (1 - х)Птэ + (A Q/Qai + х)Пп

(5)

где AQ - теплота, подведенная к рабочему телу паровой турбины в подогревателях 27 и 28.

Рис. 4. Схема энергетической установки с топливным элементом типа ТОТЭ (SOFC): 8 - теплообменник-конденсатор, 9 - сепаратор, 10 - редукционный клапан, 11 - фильтр, 12 - осушитель водорода, 13 - сборник воды, 14 - насос низкого давления, 18 - конденсатор, 20 - система водоподготовки, 21 - питательная емкость, 22 - турбина, 23 - электрический генератор, 24 - топливный элемент, 25 - сепаратор конденсата за ТЭ, 26 - охладитель газов за ТЭ, 27 - котел-утилизатор Fig. 4. SOFC plant layout: 8 - condensation heat exchanger, 9 - separator, 10 - relief valve, 11 - filter, 12 - hydrogen drier, 13 - water collector, 14 - lower pressure pump, 18 - condenser, 20 - water treatment system, 21 - feed tank, 22 - turbine, 23 - electric generator, 24 - fuel cell, 25 - downstream condensate separator, 26 - downstream gas cooler, 27 - recycling boiler

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 11 (67) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008

Показатели комбинированных установок. Основные показатели рассмотренных схем комбинированных энергетических установок приведены в табл. 3. Уровень мощности различных вариантов автономной энергоустановки удовлетворяет широкому диапазону потребительского спроса. Можно создавать и более мощные энергетические установки, используя опытный реактор как модуль реакторной батареи. При этом мощность комбинированной энергетической установки может превышать 1 МВт, что существенно расширит возможный круг ее потребителей. Заметим, что укрупнение производительности реакторного блока будет способствовать повышению к.п.д. паро-водородной турбины вследствие влияния масштабного фактора.

Электрический к.п.д. предложенных комбинированных установок с ФКТП и ЩТЭ достаточно высок и находится, как уже указывалось, на уровне к.п.д. современных тепловых двигателей малой мощности, работающих на природном газе. Применение высокотемпературного ТОТЭ существенно повышает к. п.д. установки. Следует подчеркнуть, что приведенные в табл. 3 значения к. п. д. учитывают затраты теплоты как на получение водяного пара, так и на генерацию водорода, который здесь не рассматривается в качестве первичного топлива. Это обстоятельство необходимо учитывать, сравнивая полученные здесь значения к.п.д. с данными других работ по топливным элементам. В них водород обычно считают первичным топливом, термодинамическая ценность которого не влияет на к.п.д. установки.

Поскольку температура отвода теплоты (температура конденсации) в рассмотренных схемах энергетических установок высока, показатели их могут быть улучшены за счет использования в сетевых подогревателях части сбросной теплоты для целей отопления и горячего водоснабжения. Сравнительно низкая температура процесса, протекающего в реакторе, побуждает ставить вопрос о целесообразности использования сбросной теплоты реактора и ТЭ в паровой турбине, в которой в качестве рабочего тела применяется не паро-водородная смесь, а низкоки-пящие, в частности, органические вещества. Такой подход может оказаться продуктивным для комбинированных установок с низкотемпературными топливными элементами типа ЩТЭ и ФКТЭ.

Заключение

1. Предложены эффективные схемы автономных комбинированных энергетических установок, состоящих из реактора гидротермального окисления алюминия, топливного элемента и паро-водородной турбины.

2. Опытный реактор РНЦ «Прикладная химия» может рассматриваться как базовый модуль с непрерывным процессом производства водорода при создании автономных энергетических установок в широком диапазоне мощностей.

3. Выполнен анализ тепловых схем и определены показатели эффективности предложенных комбинированных автономных установок. Намечены пути их совершенствования, в частности, за счет применения органических рабочих тел.

Авторы благодарят Российский фонд фундаментальных исследований, при поддержке которого выполнена работа (грант 06-08-00274-а).

Список литературы

1. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М: Изд-во МЭИ, 2005.

2. Патент РФ № 2223221 C01 B 3/08, C01 F7/42. Способ получения гидрооксидов или оксидов алюминия и водорода / Иконников В.К., Рыжкин В.Ю. и др. (опубликован 10.02.2004).

3. Патент РФ №2236984 B63G8108. Энергетическая установка подводной лодки / Иконников В.К., Рыжкин В.Ю. и др. (опубликован 27.09.2004).

4. Шейндлин А.Е., Жук А.З. Концепции алюмо-водородной энергетики // Российский химический журнал. 2006. Т. L, № 6. С. 105-108.

5. Ikonnikov V.K., Rumyantzev A.I., Rijkin V.Yu., Kharchenko S.S. Hydrothermal oxidation of superfine aluminum powered in the regime of boehmite formation // Nonequilibrium processes, combustion and detonation, V.1. Edited by G.D. Roy, S.M. Frolov, A.M. Starik. 2005.

6. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. Пер. с польского под ред. В.М. Бродянского. М.: Энергия, 1968.

7. Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. М.: Энергия, 1969.

8. Шпильрайн Э.Э., Кессельман П.М. Основы те-плофизических свойств веществ. М.: Энергия, 1977.

9. Бородач М.М., Шилкин Н.В. Использование топливных элементов для энергоснабжения зданий. 2007. Сайт http://www.abok.ru/for_spec/articles.php? nid =2340&version=print.

10. Григорович Д.Н., Нестрахов А.С., Фофанов Г.А., Щербаков А.Н. Исследования по созданию энергоустановки на топливных элементах для перспективного локомотива // Вестник ВНИИЖТ. 2006. № 2.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (67) 2008

© Scientific Technical Centre «TATA», 2008