ИСТИНА

Топливные элементы (ТЭ) — это электрохимические источники тока, привлекающие все возрастающий интерес ученых, промышленности и потребителей. Топливные элементы (ТЭ) не загрязняют окружающую среду, поскольку в процессе работы выделяется только вода. Эффективность силовых установок на ТЭ выше, чем в случае тепловых машин, эффективность которых ограничена циклом Карно. ТЭ практически бесшумны. Предполагается, что ТЭ будут играть ключевую роль в будущей водородной экономике. В реальных приложениях ТЭ должны работать в условиях переменной нагрузки. Для описания и анализа нестационарного режима работы разработана и апробирована псевдодвумерная динамическая модель высокотемпературного ТЭ, учитывающая транспорт кислорода в катодных газодиффузионном слое и канале, а также конечную протонную проводимость катодного каталитического слоя ТЭ. Эта простая и эффективная модель применима и в случае разовых изменений условий работы, и для описания поведения системы в ответ на гармоническое возмущение тока или напряжения малой амплитуды. Проведена оптимизация вычислительных методов и процедуры аппроксимации экспериментальных данных — после разработки модели и ее апробации были проанализированы и, где возможно, использованы более эффективные методы. Проведено улучшение разработанной модели путем добавления учета более сложных эффектов. Улучшенная версия модели апробирована на расширенном наборе экспериментальных данных. Разработана аналитическая модификация модели. Модель обладает хорошей предсказательной силой, что было проверено на реальных экспериментальных данных. Найденные при помощи разработанной модели параметры согласуются со значениями, определенными в ходе экспериментов другими способами, и с литературными данными для аналогичных систем.

Разработана динамическая модель высокотемпературного топливного элемента с протон-проводящей мембраной, учитывающая транспорт кислорода в газодиффузионном слое и канале и конечную протонную проводимость каталитического слоя. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными.