Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка научно-технических решений по созданию топливных элементов с прямым электрохимическим окислением угля

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.516.12.6002
Организация
ООО "МНЦТЭ"
Продолжительность работ
2008 - 2009, 18 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Внебюджетные средства
6 млн

Проведение комплекса исследований и разработка научно-технических и технологических решений по созданию новых топливных элементов с электролитом из расплава карбонатов с рабочей температурой не выше 750ОС, работающих на прямом электрохимическом окислении угля.

Соисполнители

Организация
АНО "ИПИ"

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Варламов Юрий Дмитриевич

Предложения

Высокоэффективные электрохимические генераторы прямой конверсии твердых углеводородов
Тема
Высокоэффективные электрохимические генераторы прямой конверсии твердых углеводородов
Входящий номер
6871
Организация
ООО "МНЦТЭ"
Руководитель организации-инициатора
Предтеченский Михаил Рудольфович

Этапы проекта

1
30.04.2008 - 30.09.2008
Объектом исследования являются топливные элементы с электролитом из расплава карбонатов, обеспечивающие реализацию процесса прямого электрохимического окисления твердых углеводородов.
Цель первого этапа - анализ научно-технической литературы, создание экспериментального оборудования, проведение исследований электрохимического окисления твердых углеводородов, формулировка модели процессов в топливной ячейке.
В отчете представлены результаты анализа научно-технической литературы и патентных документов по теме – исследования и разработки топливных элементов с прямым окислением угля. Обоснована целесообразность выбора типа топливных элементов с электролитом из расплава карбонатов как объекта исследований, сформулирована математическая модель, основанная на уравнениях, описывающих гидродинамические, термодиффузионные и электрохимические процессы, проходящие на анодном и катодном узлах топливных элементов, произведен отбор конструкционных материалов для изготовления элементов узлов топливных ячеек.
Приведено описание созданного лабораторного стенда для экспериментального моделирования ячейки топливного элемента и представлены результаты исследования электрохимического окисления графита, антрацита и газопламенного угля, позволяющие охарактеризовать влияние температуры, типа и дисперсности топлив на значения функциональных параметров топливных ячеек. Показано, что при увеличении температуры в диапазоне 700-750 оС плотность тока увеличивается почти в 2 раза. Для монолитных образцов максимальные удельные характеристики достигнуты для газопламенного угля. Для дисперсных образцов топлив отмечен эффект увеличения плотности тока при уменьшении размера частиц.
Внедрение результатов работ реализовано путем создания модельного образца топливной ячейки, на котором достигнуты значения плотности тока 140 мА/см2 и плотности мощности 70 мВ/см2, что подтверждает перспективность разрабатываемой идеологии конструктивного исполнения узлов топливной ячейки и возможность практической реализации топливных элементов прямой конверсией угля.
Организация, где выполняется проект – ООО “Международный научный центр по теплофизике и энергетике”
Развернуть
2
01.10.2008 - 31.12.2008
Объект исследования - топливные элементы с электролитом из расплава карбонатов, обеспечивающие реализацию процесса прямого электрохимического окисления твердых углеводородов.
Цель проекта - проведение комплекса исследований и разработка научно-технических и технологических решений по созданию новых топливных элементов с электролитом из расплава карбонатов с рабочей температурой не выше 750ОС, работающих на прямом электрохимическом окислении угля.
В ходе выполнения работ:
Проведен анализ научно-технической литературы и выполнены патентные исследования.
Разработан и создан лабораторный стенд для экспериментального моделирования ячейки топливного элемента. Разработаны варианты технических схем анодного и катодного узлов топливной ячейки. Выполнены исследования поляризационных характеристик элементов топливной ячейки. Получены данные по влиянию температуры, типа и дисперсности топлив, состава и расхода смеси газов реагентов на значения функциональных параметров топливных ячеек. Продемонстрированы эффекты влияния содержания водорода в органическом топливе и растворенных в электролите продуктов анодных реакций окисления углерода на характеристики топливной ячейки.
Разработана модель процессов прямого электрохимического окисления угля в топливной ячейке. Дано определение концентраций реагирующих газов и их массовых потоков, поляризационных и транспортных потерь и формы описания ВАХ для топливных ячеек.
На основе выполненных исследований создан модельный образец топливной ячейки. Достигнуты значения плотности тока 140 мА/см2 и плотности мощности 70 мВ/см2.
Достигнутые технические параметры подтверждают высокую конкурентоспособность разработки, обеспечивают предпосылки для дальнейшей реализации проекта и имеют перспективу практического применения.
Развернуть
3
01.01.2009 - 15.06.2009
Создан лабораторный макет топливной ячейки мощностью 5 Вт, моделирующий работу топливного элемента с электролитом из расплава карбонатов, реализующего прямое электрохимическое окисление дисперсного угля при температуре 750оС. Проведены испытания макетного образца топливной ячейки.
Развернуть
4
16.06.2009 - 31.10.2009
Получены экспериментальные и расчетные данные по оптимизации параметров и условий функционирования, разработанная конструкция и результаты испытаний экспериментального образца топливного элемента.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.6 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области энергоэффективности, энергоснабжения и ядерной энергетики
Тема
Разработка научно-технических решений по созданию топливных элементов с прямым электрохимическим окислением угля
Продолжительность работ
2008 - 2009, 17 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение проблемно-ориентированных исследований и разработка научно-технических решений по созданию энергоустановки на базе твёрдооксидных топливных элементов
Продолжительность работ
2013, 2 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
12
Тема
Разработка научно-технических решений по созданию обратимых топливных элементов с твердым полимерным и твердым оксидным электролитом, создание и испытание лабораторных образцов модулей обратимых топливных элементов мощностью 0,5 кВт
Продолжительность работ
2008 - 2009, 17 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка научно-технических решений по созданию литий-ионных аккумуляторов на основе новой электрохимической системы, обладающих конкурентноспособными эксплуатационными характеристиками, с использованием отечественных материалов и комплектующих.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 28 мес.
Бюджетные средства
90 млн
Количество заявок
9
Тема
Каталитически активный наноуглеродный материал и каталитические системы на его основе для химического и электрохимического окисления угарного газа.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
1