Cd|KOH|NiOOH

Zn|NH4CI|MnO2

Li|LiClO4|MnO2

Pb|H2SO4|PbO2

H2|KOH|O2

Investigation of the high-temperature proton-exchange membrane fuel cell and calculation of the efficiency of the electrochemical power installations on its basis

A high-temperature solid polymer electrolyte fuel cell using H 3 PO 4 -doped polybenzimidazole (PBI) as proton-exchange membrane has been developed and tested. The influences of temperature (in a range between 130 and 170°C), pressure (in a range between 1 and 3 bars) and air flow rate onto fuel cell performances have been studied. A maximum output power density of 200 mW·cm-2 has been obtained. The existence of an optimum air flow rate (expressed in oxygen stoichiometric ratio) has been put into evidence. It allows an increase of the fuel cell voltage from 250 mV up to ca. 400 mV at 0.4 A·cm-2. The results of the calculation of efficiency of PBI-based electrochemical power plant using the products of natural gas conversion as a fuel are presented.

Literature

1. Коровин Н. В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М.: Изд-во Моск. энерг. ин-та, 2005. 280 с.
2. Кулешов Н. В., Калинников А. А., Белоглазов В. Ю., Баранов И. Е. // Электрохим. энергетика. 2011. Т. 11, № 2. С. 83–87.
3. Grigoriev S., Madier L., Martemianov S., Drozdova N. // Summaries of the 17th Intern. Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2006. Prague, 2006. Vol. 1. P. 244–245.
4. Кулешов В. Н., Григорьев С. А. // Электрохим. энергетика. 2008. Т. 8, № 1. C. 33–39.
5. Bellows R. J., Marucchi-Soos E. P., Buckley D. T. // Ind. Eng. Chem. Res. 1996. Vol. 35, iss. 4. Р. 1235–1242.
6. Costamagna P., Srinivasan S. J. // J. Power Sources. 2001. Vol. 102, iss. 1–2. P. 253–269.
7. Astanovsky D. L., Astanovsky L. Z., Raikov B. S., Korchaka N. I. // Intern. J. Hydrogen Energy. 1994. Vol. 19, iss. 8. P. 677–681.
8. Worner A., Friedrich C., Tamme R. // Appl. Catal. A: General. 2003. Vol. 245, № 1. Р. 1–14.
9. Decaux C., Ngameni R., Solas D., Grigoriev S., Millet P. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35, iss. 10. Р. 4883–4892.
10. Lee S. H., Han J., Lee K.-Y. // J. Power Sources. 2002. Vol. 109, iss. 2. P. 394–402.
11. Costamagna P., Srinivasan S. // J. Power Sources. 2001. Vol. 102, iss. 1–2. P. 242–252.
12. Carmo M., Paganin V. A., Rosolen J. M., Gonzalez E. R. // J. Power Sources. 2005. Vol. 142, iss. 1–2. P. 169–176.
13. Ralph T. R, Hogarth M. P. // Platinum Metals Rev. 2002. Vol. 46, iss. 3, P. 117–135.
14. Korovin N. V., Slavnov Ju. A. // Hydrogen Power Theoretical and Engineering Solutions / eds. M. Marini, G. Spassafumo. Padova: Servizi Grafici Editoriali snc, 2003. P. 793–797.
15. Коровин Н. В., Славнов Ю. А. // Электрохим. энергетика. 2005. Т. 5, № 4. С. 235–240.
16. Mader J., Xiao L., Schmidt T., Brian C. // Adv. Polym. Sci. 2008. № 216. P. 63–124.
17. Grigoriev S. A., Kalinnikov A. A., Kuleshov N. V., Millet P. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38, iss. 20. P. 8557–8567.
18. Li Q., Hjuler H. A., Bjerrum N. J. // J. Appl. Electrochem. 2001. Vol. 31, № 7. P. 773–779.
19. Korsgaard A. R., Refshauge R., Nielsen M. P., Bang M., Kaer S. K. // J. Power Sources. 2006. Vol. 162, iss. 1. P. 239–245.
20. Kwon K., Yoo D. Y., Park J. O. // J. Power Sources. 2008. Vol. 185, iss. 1. P. 202–206.
21. Осетрова Н. В., Скундин А. М. // Электрохим. энергетика. 2007. Т. 7, № 1. С. 3–16.
22. Song C. // Catalysis Today. 2002. Vol. 77, iss. 1–2. P. 17–49.
23. Smitha B., Sridhar S., Khan A. A. // J. Membrane Science. 2005. Vol. 259. P. 10–26.
24. Savadogo O. // J. Power Sources. 2004. Vol. 127. Р. 135–161.
25. Тарасевич М. Р., Модестов А. Д., Емец В. В. // Альтернативная энергетика и экология. 2007. № 2. С. 72–74.
26. Wang J. J., Savinell R. F., Wainright J., Litt M., Yu H. // Electrochim. Acta. 1996. Vol. 41. P. 193–197.
27. Тарасевич М. Р., Каричев З. Р., Богдановская В. А., Кузнецова Л. Н., Ефремов Б. Н., Капустин А. В. // Электрохимия. 2004. Т. 40, № 6. С. 745–749.
28. Fedotov A. A., Grigoriev S. A., Lyutikova E. K., Millet P., Fateev V. N. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38. P. 426–430.
29. Shringmann S., Friedrich G., Himmen M. // Appl. Catal. 2002. Vol. 235, iss. 1–2. P. 101–111.
30. De Bruijn F. A., Papageorgopoulos D. C., Sitters E. F., Janssen G. J. M. // J. Power Sources. 2002. Vol. 110, iss. 1. P. 117–124.
31. A High Efficiency PSOFC/ATS-Gas Turbine Power System. Final report. Siemens Westinghouse Power Corporation. Pittsburgh, PA, USA, 2001.

стр. 163
Heading: