6. témakör. Villamosenergia-termelés hıerımővekben

Hasonló dokumentumok
Ermvek energetikai folyamatai

Energetikai mérnök BSc képzés, Atomenergetika szakirány záróvizsga tételei

STS GROUP ZRt. FUELCELL (Hidrogén üzemanyagcellás erőművek). Előadó: Gyepes Tamás (Elnök Igazgató) Kriston Ákos. Vándorgyűlés előadás,

A legfontosabb fizikai törvények. Fenntartható fejlıdés és atomenergia. A legfontosabb fizikai törvények. A legfontosabb fizikai törvények

45 ábra ~ perc. Budapest, május 6.

Depóniagáz kinyerése és energetikai hasznosítása a dél-alföldi régióban

Energetikai mérnökasszisztens Mérnökasszisztens

II. Szakmai alap- és szakismeretek, gyakorlati alkalmazásuk 7. Villamosenergia termelés, szállítás, tárolás Hunyadi Sándor

Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék. Gázmotor mérési segédlet

Modern Széntüzelésű Erőművek

Energetikai gazdaságtan. Bevezetés az energetikába

1. Energiahordozók. hőtermelés (gőz/forróvíz)

Üzemlátogatás a GE Hungary Kft. Veresegyházi Turbinagyárába

Kapcsolt energiatermelés a Kelenföldi Erőműben. Készítette: Nagy Attila Bence

A villamos energiát termelő erőművekről. EED ÁHO Mérnökiroda

110/2007. (XII. 23.) GKM rendelet

Mérnöki alapok 8. előadás

Protoncserélő membrános hidrogén - levegő tüzelőanyag-cellák működési elve, szabályozása és alkalmazása

MŰSZAKI SAJÁTOSSÁGOK. 4.4 Műszaki adatok M SV/T TELEPÍTÉS Adatok fűtésnél

Mikrobiális folyamatok energetikai hasznosítása a depóniagáz formájában

Magyarországi hőerőművek légszennyezőanyag kibocsátása A Vértesi erőműnél tartott mintavételezés

MŰSZAKI SAJÁTOSSÁGOK. 4.4 Műszaki adatok M SM/T TELEPÍTÉS

Kogeneráció biogáz motorokkal

Atomerımővek. Turbinaszabályozás. A nyomottvizes atomerımővek hısémájának részletes vizsgálata, termodinamikai jellemzésük

MŰSZAKI SAJÁTOSSÁGOK

Energiagazdálkodás c. tantárgy 2010/1011. tanév, 1. félév

Energiagazdálkodás és környezetvédelem 3. Előadás

23/2001. (XI. 13.) KöM rendelet

Megújuló energiák szerepe a villamos hálózatok energia összetételének tisztítása érdekében Dr. Tóth László DSc - SZIE professor emeritus

MELLÉKLETEK MAGYARORSZÁG ÁTMENETI NEMZETI TERVE CÍMŰ DOKUMENTUMHOZ

MCFC ALKALMAZÁSOK: William Robert Grove KITEKINTÉS A MINDENNAPOK VILÁGÁBA

Készítették/Made by: Bencsik Blanka Joy Chatterjee Pánczél József. Supervisors: Gubán Dorottya Mentorok Dr. Szabó Ervin

Az égés és a füstgáztisztítás kémiája

Előadó: Varga Péter Varga Péter

23/2001. (XI. 13.) KöM rendelet

Energiatermelés, erőművek, hatékonyság, károsanyag kibocsátás. Dr. Tóth László egyetemi tanár klímatanács elnök

MAGYAR KAPCSOLT ENERGIA TÁRSASÁG COGEN HUNGARY. A biogáz hasznosítás helyzete Közép- Európában és hazánkban Mármarosi István, MKET elnökségi tag

Energetikai folyamatok és Berendezések. és s rendszerek

Mérnöki alapok 11. előadás

Mérnöki alapok 8. előadás

Modern Széntüzelésű Erőművek

NCST és a NAPENERGIA

Földgázalapú decentralizált energiatermelés kommunális létesítményeknél

A tételhez segédeszközök nem használható.

VILLAMOSENERGIA-TERMELÉS

Hulladékból energiát technológiák vizsgálata életciklus-elemzéssel kapcsolt energiatermelés esetén Bodnár István

Atomerőművek. Záróvizsga tételek

Kapcsolt hő- és villamos-energia termelés. Kogeneráció (CHP)

GÁZTURBINÁK ÜZEME ÉS KARBANTARTÁSA. Gőz Gázturbinák Gyakorlati Alkalmazásai

10/2003. (VII. 11.) KvVM rendelet. A rendelet hatálya

Kriston Ákos, Fuel Cell Hungary, ELTE Október 25. Gyır

A természetes energia átalakítása elektromos energiáva (leckevázlat)

Hagyományos és modern energiaforrások

PiAndTECH FluidKAT katalitikus izzóterek

Kapcsolt hő- és villamos-energia termelés. Kogeneráció (CHP)

A szén-dioxid megkötése ipari gázokból

Tüzeléstan előadás Dr. Palotás Árpád Bence

zeléstechnikában elfoglalt szerepe

MEGÚJULÓ ENERGIA MÓDSZERTAN CSG STANDARD 1.1-VERZIÓ

A Mátrai Erőmű működése és környezeti hatásai, fejlesztési lehetőségei

Energia- és Minőségügyi Intézet Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszék. Energiahordozók

A villamosenergia-termelés szerkezete és jövıje

Füstgázhűtés és hőhasznosítás

A henergia termelés jelene és jövje Tatabánya városában. Tatabánya, október 22. Készítette: Kukuda Zoltán 1

Kapcsolt energiatermelés hazai helyzetének áttekintése

MAGYAR ENERGIA HIVATAL

Üzemlátogatás a GE Hungary Kft. Veresegyházi Turbinagyárába

Hulladékhasznosító mű létesítésének vizsgálata a Tiszai Erőmű telephelyén

Háztartási kiserőművek. Háztartási kiserőművek

EXIM INVEST BIOGÁZ KFT.

5. témakör. Megújuló energiaforrások

Hamburger Hungária Erőmű Kft. Új erőmű. Dr. Szikla Zoltán ügyvezető igazgató

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérési jegyzőkönyvet javító oktató tölti ki! Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés

Mérnöki alapok II. III. Rész Áttekintés az energiaátalakításokról és az energia-átalakítókról

Hidrogén, mint alternatív hajtóanyag, a hidrogéntárolás problémája és egy lehetséges megoldás

A Földben termett energia avagy: a biomassza és földhő hasznosítás prioritásai

Energiagazdálkodás és környezetvédelem 4. Előadás

ű ű ű ű Ü ű ű ű Ó ű Á ű Á Ö É É É Á É É É É Ü Á Á Á ű

Wootsch Attila. Hidrogénforradalom

4. Az energiatermelés és ellátás technológiája 1.

8. Energia és környezet

Szilárd biomassza energetikai hasznosíthatóságának vizsgálata a Tiszai Erőmű telephelyén

Ellenörző számítások. Kazánok és Tüzelőberendezések

10. Villamos erőművek és energetikai összehasonlításuk

HBI OSZTOTT RENDSZERŐ LEVEGİ/VÍZ HİSZIVATTYÚ. a HBI_E készülékbe épített vezérlı

BME VET Villamos Mővek és Környezet Csoport - 2

Kombinált napkollektoros, napelemes, hőszivattyús rendszerek. Beleznai Nándor Wagner Solar Hungária Kft. ügyvezető igazgató

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Oxyfuel tüzelési technológia megvalósíthatóságának vizsgálata hazai tüzelőanyag bázison

Energetikai környezetvédő Környezetvédelmi technikus

2. Nemhagyományos villamos energiaátalakítók

Kazánok hatásfoka. Kazánok és Tüzelőberendezések

Ni 2+ Reakciósebesség mol. A mérés sorszáma

Tanulmányi verseny I. forduló megoldásai

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ENERGETIKAI GÉPEK ÉS RENDSZEREK TANSZÉK KALORIKUS GÉPEK

tiszta, halk és teljesen emisszió mentes. A hidegén -mint energiahordozó- lehetővé teszi a megújuló energiák felhasználást a közeledésben.

JELENTÉS A TÁVHŐTERMELŐK ÉS TÁVHŐSZOLGÁLTATÓK évi adatairól

Kalorikus gépek: segédlet az előadásokhoz. BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék. KALORIKUS GÉPEK Segédlet az elıadásokhoz 2009 BUDAPEST

A mikro-chp rendszerek alkalmazhatósága a decentralizált energiatermelésben

IX. Életciklus-elemzési (LCA) Szakmai Rendezvény. Miskolc, December 1-2.

Átírás:

6. témakör Villamosenergia-termelés hıerımővekben

Tartalom 1. Fosszilis tüzelıanyagú gızerımővek. 2. Gázturbinás erımővek. 3. Kombinált gáz-gız erımővek. 4. Tüzelıanyag-cellák.

A villamosenergia-termelés folyamata hıerımővekben kémiailag vagy nukleárisan kötött energia Hıfejlesztı hı Hıerıgép mechanikai Generátor (forgási) energia Transzformátor körfolyamat villamos energia

Csoportosítás A felhasznált végenergia 30-40 %-a villamos energia. Tüzelıanyag: C, CH, nukleáris, Munkaközeg: vízgız, füstgáz, Hıerımővek: gız, gázturbinás, kombinált gáz-gız, (gázmotoros).

6.1. Fosszilis tüzelıanyagú gızerımővek

Kapcsolás

Szubkritikus gızkörfolyamat

Szuperkritikus gızkörfolyamat

1. Fıberendezések és folyamatok Gızkazán (GK, tv-1): a kémiailag kötött energia felszabadítása a tüzelıanyag elégetésével, a keletkezı nagy hımérséklető (800-1500 o C) láng és füstgáz lehőtése (füstgázoldal), a vízgız munkaközeg felmelegítése, elgızölögtetése, túl- és újrahevítése (vízgızoldal). Tüzelıanyagok: különbözı szenek, különbözı tüzelési módokkal, kıolaj-finomítás maradékai, földgáz (inertes gáz).

1.1. Gızkazán Tüzelés (108 ill. 58 g CO 2 /MJ): ) / (47 5 2,25 (55%) 2,75 4 1 / 36 / 44 / 64 / 16 2 2 ) / 42 (40 2 1 ) 2 1 ( ) / 28 6 : 33,8; ( (100%) 3,66 2,66 1 / 44 / 32 / 12 2 2 2 4 2 2 2 2 2 kg MJ H kg kg kg kg kg mol g mol g mol g mol g hı O H CO O CH kg MJ H O mh nco O n H C kg MJ szén C H kg kg kg mol g mol g mol g hı CO O C ü ü m n ü + = + = + + = + + + = + + + = + + = + = + = + + = +

Gızkazán

A hıáram-sőrőség változása a tőztér magassága mentén (p 1 <p 1 <p 1 )

Szubkritikus gızkazán: a felületek elrendezése T T TH UH. m 1,p 1,t 1. m u,p u,t u UH D TE E TE E LE

Gızkazán: T-Q diagram T sugárzás fg konvektív 1 TH u UH 1 1 E 1 TH UH TE LE t v Q

670 MW névleges hıteljesítményő szénhidrogén-tüzeléső kazán T-F diagramja (dunamenti és tiszai 215 MW-os blokkok kazánja) 1500 T[ o C] füstgáz víz 1000 T 1 =540 T u2 =540 500 T s =350 450 E F=2250 TH UH F=3918 F=8665 T =340 u1 TE F=1800 T t =250 5000 10000 15000 20000 F [m 2 ]

670 MW névleges hıteljesítményő, lignit-tüzeléső kazán T-F diagramja (mátrai 215 MW-os blokk kazánja) 1500 T[ o C] füstgáz 1150 víz 1000 500 T s =350 T 1 =540 T u2 =540 300 T u1 =340 T t =220 10000 20000 30000 40000 F [m 2 ]

Gızkazán Gıznyomás szerint: szubkritikus (p 1 <p kr =221,2 bar) 40,70,100,130,170 bar (130 bar-tól újrahevítés), t 1max : 540-560 o C. Munkaközeg cirkulációja szerint: természetes cirkuláció ( p= H g, c=4-10), szivattyús cirkuláció ( p= p SZ, c=2-6), kényszerátáramlású (c=1). Gıznyomás szerint: szuperkritikus (p 1 >p kr ) 240,280,320 bar (280 bar-tól kétszeres újrahevítés), t 1max : 600-650 o C (új szerkezeti anyagok). Munkaközeg cirkulációja szerint: kényszerátáramlású.

Cirkulációs elgızölögtetı [Cohen] Vg 1 c= = x V g + Vvíz

Kényszerátáramlású gızkazán [Cohen]

Fluid-tüzeléső gızkazán füstgáz szilárdanyag gáz arány szekunder levegı felületek t ágy max 800-900 C Ca/S - mólarány C CaCO 3 hamu + CaSO4 primer levegı

Forráskép függıleges és vízszintes csıben

A víz elgızölgése függıleges csıben: hımérsékletek és hıátadási viszonyok [Cohen]

Gızkazán Teljesítménymérleg: Q& Q& Hatásfok: η ü GK = m& = η & 1 Q = Q& ü ü H Q& ü = m& T C (6-28 MJ/kg): 0,82-0,92 kıolaj: 0,85-0,92 földgáz: 0,87-0,94. ( s1 stv ) = m& g ( h1 1 GK ü g 1 tv h )

Fajlagos gızhı

Gızkazán (Tisza II. 670 t/h)

1.2. Gızturbina Gızturbina (GT, 1-2o, 1-2): A nagy nyomású, hımérséklető vízgız (belsı) termikus energiájának forgási (mechanikai) energiává alakítása a turbinalapát-fokozatokban. Fordulatszám: n=3000 1/perc (50 Hz), n=3600 1/perc (60Hz). Tengelyteljesítmény: W& T = η Q& η & ) η C 1 irrt = mg ( h1 h2o irrt

Fajlagos (technikai) munka h 1 p 1 wt0 w T =h 1 -h 2 2 0 2 p 2 s irr s

Gızturbina A körfolyamat termodinamikailag meghatározott (Carnot) hatásfoka: η C = 1 T T 2 1 η C =0,35-0,60 f[ (p 1,t 1,t tv,t UH1,t UH2 ), (p 2 )] T 2 η irrt > η irr (hıvisszanyerés) T 1

Gızturbina A körfolyamat hatásfokának (η C ) növelése: a gız kezdı nyomásának (p 1 ) és hımérsékletének (t 1 ) növelése, megcsapolásos (regeneratív) tápvízelımelegítés (t tv növelése), egyszeres (t UH1 ) és kétszeres (t UH1,t UH2 ) újrahevítés, a gız végnyomásának (p 2 ) csökkentése (p 2 0,03 bar) elérte a határt. Megcsapolásos tápvízelımelegítés: a kondenzálódott folyadékfázisú 25-50 o C-os víz felmelegítése a kazánba lépı tápvíz minél nagyobb hımérséklete (t tv ) érdekében. (Gız) újrahevítés: a turbinában expandált gız kivétele és felmelegítése a gızkazánban p UH nyomáson.

Gızturbina-lapátok A GT eredı hatásfokát a lapátok fokozati hatásfoka és az expanzió mértéke határozza meg. A GT-fokozat hatásfokát befolyásolja a lapátfelület érdessége (<0,3-0,2 µm). Lapátfokozat akciós (résveszteség csökkenthetı) termikus-kinetikus energia átalakítás (állólapát-sor), reakciós (sebességtıl függı súrlódási veszteségek csökkenthetık) kinetikus-mechanikai energia átalakítás (forgólapát-sor), Fokozat: álló+forgólapát-sor. Eltérı követelmények a nagy- és kisnyomású fokozatokban.

Gızturbina-lapátfokozatok h akciós h reakciós h á h á h f h f S S

Gızturbina-lapátok fejlesztése [Büki] a-zárólemez nélkül, b-zárólemezzel, c-nagyteljesítményő lapátok

Hıséma: fı elemek Gõzkörfolyamat Hûtõvíz gõz GF kazánvíz GT NE K póttápvíz GTT KE tápvíz fõcsapadékvíz KT csapadékvíz

Gızturbina (Tisza II. 215 MW e )

Gızturbina nagynyomású forgórész (Tisza II.)

Tápvízelımelegítı

1.3. Generátor és transzformátor Generátor, transzformátor: A gızturbina forgási energiájának 10-40 kv feszültségő villamos energiává alakítása (G), és transzformálása (TR) a szállítás nagyfeszültségére (120-400 kv). P KE =η η η η W& ε = η Tm G Hatásfokok: η Tm =0,99-0,995, η G =0,99-0,995, η TR =0,99-0,998, η ε =0,92-0,96, η me =0,89-0,95. TR T me W& T

Generátor (Mátrai 215 MW e )

Transzformátor

1.4. Kondenzátor Kondenzátor (K, 2-2 ): A gızturbinában munkát végzett, további munkavégzésre alkalmatlan vízgız cseppfolyósítása (kondenzálása), s kondenzációs hı elvonása a környezetbe a hőtıvíz-rendszerrel. Környezetbe távozó hıteljesítmény: T2 Q& = + ηirrt Q1 = m2 ( h2 T & & & 1 Hőtıvíz-rendszerek: frissvízhőtés (folyó, tó, tenger), nedves hőtıtorony, száraz hőtıtorony. ( ) ) 2 1 h2'

Fajlagos elvont hı

Kondenzátor

Csıkiosztás

Gız és gız-levegı keverék áramlás a köpenytérben [Cohen]

Frissvízhőtés HSZ K tenger folyó tó Q& = m& h h ) = m& 2 gk ( 2 2' hvc( tki tbe )

Nedves hőtıtorony K levegı póthőtıvíz HSZ Q& = m& h h ) = m& c( t t ) = V& ρ c 2 gk ( 2 2' hv ki be l l l ( tlki tlbe )

Száraz hőtıtorony levegı FKSZ HSZ Q& = m& h h ) = m& c( t t ) = V& ρ c 2 gk ( 2 2' hv be ki l l l ( tlki tlbe )

Nedves hőtıtorony (Mátrai Erımő)

Száraz hőtıtorony (Mátrai Erımő) kéntelenítıvel

2. Energetikai jellemzık Hatásfoka: η KE P η η η η Q& KE GK C T me ü = = = η GKη Cη Tη me Q& ü Q& ü = ( 0,20 0,46) J E / J ü Fajlagos tüzelıhı-felhasználása: 1 q KE = 3600 = (18000 7830 ) kj ü / η KE kwh E

Energiafolyam ábra KONDENZÁCIÓS ERİMŐ ( ) 1 η P me T H T E T 2 1 Q& T 1 1 P T P KE Q & ü T T 2 Q 1 1 & Q & 2 Q2 ( ) 1 η Q & mh ü Q & 2, veszt

3. Környezeti hatások CO 2 kibocsátás η KE növelése, mert gco 2 /kwh csökken. Hıszennyezés: (0,75-0,45)Q ü környezetbe távozik, t élıvíz max. 26-30 o C (O 2 tartalom) kapcsolt energiatermelés szén: SO x : füstgáz kéntelenítés, pernye: pernyeleválasztás, salak: meddıhányók (minél kisebb H ü, annál több meddı) tájrekultiváció. NO x : DeNOx (NH 3 ), fluid-tüzelés (SO x ) és kisebb t láng. gudron, pakura: SO x : füstgáz kéntelenítés, NO x : DeNOx (NH 3 ).

4. Telephely kiválasztás Tüzelıanyag közelében (bánya, olajfinomító), jó megközelítés. Hőtıvíz. Szakember, szakmakultúra. Villamos csatlakozás, ellátottság. Lakott területen kívül. Meglévı erımővek telephelyének felértékelıdése, mindezek megvannak.

6.2. Gázturbinás erımővek

Nyitott egytengelyes gázturbina Nyitott egytengelyes gázturbina fı berendezései: Kompresszor (K): a levegı komprimálása a légköri nyomásról 10-12 (15) bar-ra. Égıtér (É): a tüzelıanyag elégetése, a levegı-üzemanyag keverék (füstgáz) hımérsékletének növelése 1000-1300 (1500) o C-ra. Turbina (T): A füstgáz termikus energiájának forgási energiává alakítása a lapátfokozatokban. Generátor (G), Transzformátor (Tr). Tüzelıanyag: csak CH, földgáz (inertes gáz), kerozin, főtıolaj (állandó terhelésen).

Kapcsolás

Hıkörfolyamat T 1 p 1 p 0 4 0 4 2 2 0 3 S

Gázturbina T belsı teljesítmény: K belsı teljesítmény: & W T & W K = m& = m& ( h 2 ) 1 1 h ( h ) 3 3 4 h GT teljesítmény: P GT = ( W & W& T K )η mgt η G η Tr Tüzelıhı-teljesítmény: & m& H = & & η ü ü Q ü = m1h1 ( m3h4 + mühü É )

Fokozati és eredı hatásfok 1 1 1 3 4 3 4 = irrkf T T T T o o irrk η η 1 2 1 2 1 1 T T T T o o irrt irrtf = η η 3 4 4 0 T 2 S 1 2 0 T K

Energiafolyam ábra K T P K0 P K ( 1 ηgηtr ) PT, net 1 ηk 1 P K0 P T0 ( 1 η T ) P T0 P T P T, net P GT Q & ü Q & 2 Q & HH É ( 1 η ) Q & ü mé Q & 2H

Energetikai jellemzık A villamosenergia-termelés hatásfoka: η GT = P Q& GT ü = ( W& W& ) T K m& η ü É η H ü mgt η G η Tr = ( 0,25 0,35) J E / J ü Fajlagos tüzelıhı-felhasználása: q GT 1 = η GT 3600= (14400 10280) kj ü / kwh E

Gázturbina p 1 =10-12 (20-30) bar, t 1 =1000-(1300-1500) o C, p 2 =1 bar (légkör), t 2 =520-560-600 o C. A körfolyamat Carnot hatásfoka: η C = 1 T 2 = 0,35 T 1 0,50 t 1 növelése Ni-Cr szuperötvözető lapátokkal, s rajtuk speciális kerámia-ötvözető bevonatokkal, miközben t 2 is nı. Környezeti hatások: NO x (t láng =1100-1500 o C) égıtér kialakítás, vízbefecskendezéssel hőtés.

Gázturbina

Hatásfokjavítás Kombinált gáz-gız erımővek. A kilépı hıáramot maga a gázturbina hasznosítja: hıregenerálás, gıztermelés és gızbefecskendezés (STIG), légnedvesítés. Többfokozatú kompresszió és expanzió.

Hıregenerálás É K1 K2 T hőtés

6.3. Kombinált gáz-gız erımővek

Kombinált gáz-gız erımő Gázturbinából kilépı füstgáz hımérséklete túl nagy (t 2 >500 o C), a füstgáz lehőthetı hıhasznosító gızkazánban, s a termelt gız gızturbinában expandál füstgáz és gız munkaközegő turbinák kombinációja (kombinált gáz-gız erımő). Hıhasznosító gızkazán: gázturbinában expandált füstgáz (520-600 o C) lehőtése (180-100 o C-ig), kis- (<40 bar) és közepes (60-90 bar) nyomású gız termelése. Póttüzelés lehetséges.

Kombinált gáz-gız erımő kapcsolása

GE LM6000 PD gázturbina generátor set

Vízszintes elrendezéső hıhasznosító gızkazán

Hıkörfolyamat

Energiafolyam ábra ( 1 η η η P mgt G Tr ) GT0 P GT0 P GT Q& ü P T0 P T P E Q& 2 Q& HH ( 1 η η η P mt G Tr ) T0 ( 1 η Q & mé ) ü Q& füstgáz Gızkörfolyamat Q& 2,gk

HH hıteljesítmény: Teljesítménymérleg Q& HH = m& fgc fg ( t2 t2h ) = m& 1g ( h1 1 tv h ) Turbina teljesítmények: P E P T = P GT 1 P 2 + P GT T

Hatásfok: Villamosenergia-termelés η E = P Q& E ü = P Q& GT üé + P + Q& T üp = ( 0,45 0,55) J E / J ü q E =8000-6500 kj ü /kwh E.

Feltöltött kazánban integrált G/G erımő. Q ü. Q 1gt Pgt gt P GT

6.4. témakör Tüzelıanyag-cellák

Tüzelıanyag-cellák Tüzelıanyag-cella (TC): a tüzelıanyagból a reagensek közötti elektrokémiai reakciók révén közvetlenül villamos energiát termel. (Az átalakításból kimaradhat a hıtermelés és a hıkörfolyamat, ill. nem jelenik meg a munka). A TC anódos oldalára áramlik a redukáló, hidrogén-tartalmú tüzelıanyag, katódos oldalára az oxidáló oxigén vagy levegı, H 2 +1/2O 2 H 2 O, és elektronok egyenárama, amit inverterben váltóárammá alakítanak.

Tüzelıanyag-cella Anód H 2 H 2 2H + + e - 2e - Elektrolit = ~ 2e - ½O 2 2H + + ½O 2 +2e - H 2 O Katód H 2 O

η HEo és η TCo =f(t) [Büki] η HEo T = 1 2 T 1 η TCo G H T S = = = 1 G H T S H

Tüzelıanyag-cella Tüzelıhı: Q ü = G = H H a reakciótermékek és reagensek entalpiakülönbsége; Villamos energia E = G = H S S a reakciótermékek és reagensek entrópiakülönbsége.

Tüzelıanyag-cella A hımérsékletnöveléssel ugyan csökken a TC hatásfoka, de nı a T hımérsékleten távozó D=T S i disszipációs hı ( S i a reakciótermék (pl. vízgız) entrópiakülönbsége). A disszipációs hı kapcsolt hıszolgáltatásra vagy gızerımőben hasznosítható. A disszipációs hı hasznosításával TC hatásfoka alig csökken a hımérséklet növelésekor, és az eszményi hatásfok közel azonos.

Tüzelıanyag-cella TC típusai: Alkáli (Alkaline Fuel Cell-AFC), Polimer-elektrolit membrános (Polymere Electrolyte Membrane FC-PEMFC), Foszforsavas (Phosphoric Acid FC-PAFC), Folyékony karbonátos (Molten Carbonate FC-MCFC), Szilárd oxidos (Solide Oxide FC-SOFC).

A fejlesztett TC-k jellemzıi [Büki] A fejlesztett tüzelıanyag-cellák jellemzıi Jele Hımérséklet C Tüzelıanyag (anód) Elektrolit, Iontranszport Oxidáló közeg (katód) Villamos hatásfok % Alkalmazás AFC 40-200 kálilúg(koh) OH - oxigén 40-50 közlekedés (mozgó) PEMFC PAFC 80 200 hidrogén polimer H + foszforsav (H 3 PO 4 ) H + levegı, oxigén 40-55 40-45 hı-és villamos energia (stabil) MCFC 650 földgáz, széngáz, biogáz karbonátok (Li 2 CO 3 +K 2 CO 3 ) ( CO 3 2- levegı 50-60 villamos energia SOFC 800-1000 keramikus anyag (ZrO 2 ) O 2-50-60 decentralizált erımővek

SOFC TC [Büki] a) csıelem, b) csıköteg, c) a teljes cella

Tüzelıanyag-cella A teljes TC igen nagyszámú elembıl áll. A megvalósított 100-200 kwe, az elemek száma ezernél több, a tervezett 1 MW TC 6-10 ezer elemet tartalmaz.