alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2023.04.103-112alternative-2240Research ArticleXI. ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, УСТРО Й СТВА И ИХ ВНЕДРЕНИЕ 26. ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ В ОБЛАСТИ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭКОЛОГИИЭлектрохимический генератор на базе твердооксидного топливного элемента и алюмоводородного реактора для производства водородаElectrochemical generator based on solid oxide fuel cell and hydrogen aluminum reactor for hydrogen productionЩеклеинС. Е.ShchekleinS. E.

Щеклеин Сергей Евгеньевич - доктор технических  наук, профессор, заведующий кафедрой «Атомные  станции и возобновляемые источники энергии» 

 Екатеринбург 

Sergey E. Shcheklein -  Doctor of technical science, professor, head of Atomic Stations and Renewable Energy Sources Department 

Ekaterinburg 

s.e.shcheklein@urfu.ruДубининА. М.DubininA. M.

Дубинин Алексей Михайлович - доктор технических наук, профессор кафедры «Теплоэнергетики и  Теплотехники» 

 Екатеринбург 

Alexey M. Dubinin -  Doctor of Technical Sciences, Professor at the Department of Nuclear Stations and Renewable Energy Sources 

Ekaterinburg 

БарановаО. В.BaranovaO. V.

Ольга Витальевна Баранова - магистрант кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии 

 Екатеринбург 

Olga Baranova -  Undergraduate student of the Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources 

 Ekaterinburg 

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University named after the First President of Russia B. N. YeltsinRussian Federation20230209202304103112Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20232023Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2240

Описана когенерационная энергетическая установка на основе твердооксидного топливного элемента с алюмоводородным реактором, в котором водород получается из алюминия и воды в присутствии щелочи. Коэффициент полезного действия такого реактора 43,7%. Коэффициент использования топлива в энергоустановке электрической мощностью 10 кВт равен 42,3%. Электрический коэффициент полезного действия топливного элемента 77,2%, доля водорода, окисленного в аноде 80,5%. Удельный расход условного топлива для производства электрической энергии 0,283 кг у. т., а на производство тепловой энергии 78,7 кг у.т./ГДж.Удельные показатели выше в сравнении с такими же показателями для когенерационных энергетических установок, работающих на углеводородных топливах, но меньше, чем в энергетической системе России – 0,33 кг у.т./кВт∙ч.

A cogeneration power plant based on a solid oxide fuel cell with an aluminum-hydrogen reactor in which hydrogen is obtained from aluminum and water in the presence of alkali is described. The efficiency of such a reactor is 43.7%. The fuel utilization rate at a power plant with an electric capacity of 10 kW is 42.3%. The electrical efficiency of the fuel cell is 77.2%, the proportion of hydrogen oxidized in the anode is 80.5%. The specific consumption of conventional fuel for the production of electric energy is 0.283 kg. t., and for the production of thermal energy 78.7 kg.t./ GJ.Specific indicators are higher compared to similar indicators for cogeneration power plants running on hydrocarbon fuel, but less than in the Russian energy system – 0.33 kg cubic tons/ kWh.

алюминийводащелочьводородкоэффициент полезного действиядоля водородаaluminumwateralkalihydrogenefficiencyhydrogen fractionБлагодарность за финансирование научных исследований Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Программа развития Уральского федерального университета в рамках программы «Приоритет-2030»): Номер гранта: FEUZ-2022-0031.ReferencesШкольников Е. И. Алюмоводородные источники тока для портативных электрических устройств / Школьников Е. И.// Современная электроника. 2014. N6. с. 26-29.Shkol'nikov E. I. Alyumovodorodnye istochniki toka dlya portativnykh ehlektricheskikh ustroistv / Shkol'nikov E. I. // Sovremennaya ehlektronika. 2014. N6. s. 26-29.Полезная модель N 103574 РФ МПК F01D1/32. Способ получения механической энергии в турбине, турбина и сегнерово колесо для его реализации/ В.И. Сычников, С.А. Данченко, А.У. Сембиев, Г.А. Козырев/ Потентообладатель ЗАО «РТЦсистемы вторичного энергопитания» заявл. 29.12.04; опубл. 20.07.2006. Бюл. 2016.-4 с.: ил.Poleznaya model' N 103574 RF MPK F01D1/32. Sposob polucheniya mekhanicheskoi ehnergii v turbine, turbina i segnerovo koleso dlya ego realizatsii/V.I. Sychnikov, S.A. Danchenko, A.U. Sembiev, G.A. Kozyrev/ Potentoobladatel' ZAO «RTTS-sistemy vtorichnogo ehnergopitaniYA» zayavl. 29.12.04; opubl. 20.07.2006. Byul. 2016.-4 s.: il.Архипова Н.В. Физическая химия: учебное пособие/ Н.В. Архипова, А.И. Варакин, В.В. Ефанова, В.В. Симаков. Саратов: Сарат. гос. тен. ун-т, 2009. 160 с.Arkhipova N.V. Fizicheskaya khimiya: uchebnoe posobie/ N.V. Arkhipova, A.I. Varakin, V.V. Efano-va, V.V. Simakov. Saratov: Sarat. gos. ten. un-t, 2009. 160 s.Патент N 2510876 РФ МПК С01B3/08. Автономный генератор водорода / В.К. Милинчук, Б.М. Рощектаев / заявл. 19.04.12; опубл. 10.04.2014. Бюл. 2014. N10. -3 с.: ил.Patent N 2510876 RF MPK S01B3/08. Avtonomnyi generator vodoroda / V.K. Milinchuk, B.M. Roshchektaev / zayavl. 19.04.12; opubl. 10.04.2014. Byul. 2014. N10. -3 s.: il.Терентьева Т.В. Анализ алюмоводородной энергетики с точки зрения энергоемкости/ Т.В. Терентьева, Е.В. Стариков// материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Энерго- и ресурсосбережение. Энергосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии/ под общ. ред. Н.И. Данилова: в 2 т. – Екатеринбург: УрФУ. 2017-Т.1.280 с.Terent'eva T.V. Analiz alyumovodorodnoi ehnergetiki s tochki zreniya ehnergoemkosti/ T.V. Terent'eva, E.V. Starikov// materialy Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii studentov, aspirantov i molodykh uchenykh Ehnergo- i resursosbere-zhenie. Ehnergosberezhenie. Netraditsionnye i vozobnovlyaemye istochniki ehnergii/ pod obshch. red. N.I. Danilova: v 2 t. – Ekaterinburg: URFU. 2017-T.1.280 s.Коровин Н. А. Топливные элементы и электрохимические установки/ Н.А. Коровин. – М.: Издво МЭИ, 2005. - 145 с.Korovin N. A. Toplivnye ehlementy i ehlektrokhimicheskie ustanovki/ N.A. Korovin. – M.: Izd-vo MEHI, 2005. - 145 s.Х. М. Карапетьянц. Химическая термодинамика. – М.: Химия, 1975.KH. M. Karapet'yants. Khimicheskaya termodinamika. – M.: Khimiya, 1975.Х. М. Карапетьянц, М. Л. Карапетьянц. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. – М.: Химия, 1968. - 470 с.KH. M. Karapet'yants, M. L. Karapet'yants. Osnovnye termodinamicheskie konstanty neorganicheskikh i organicheskikh veshchestv. – M.: Khimiya, 1968. - 470 s.Мунц В.А., Волкова Ю.В., Плотников Н.С., Дубинин А.М., Тупоногов В.Г., Чернышов В.А. Исследование характеристик энергетической установки 5 кВт на твердооксидных топливных элементах с паровым риформингом природного газа// Теплоэнергетика. 2015. N11. c. 15-20.Munts V.A., Volkova YU.V., Plotnikov N.S., Dubinin A.M., Tuponogov V.G., Chernyshov V.A. Issledovanie kharakteristik ehnergeticheskoi ustanovki 5 KVt na tverdooksidnykh toplivnykh ehlementakh s parovym riformingom prirodnogo gaza// Teploehnergetika. 2015. N11. c. 15-20.Баскаков А.П., Волкова Ю.В. Физикохимические основы тепловых процессов. М.: «Теплотехник». - 2013. -173 с.Baskakov A.P., Volkova YU.V. Fizikokhimicheskie osnovy teplovykh protsessov. M.: «TeplotekhniK». - 2013. - 173 s.Техническая термодинамика: учебное пособие/ В.Н. Королев, Е.М. Толмачев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 180 с.Tekhnicheskaya termodinamika: uchebnoe posobie/ V.N. Korolev, E.M. Tolmachev. Ekaterinburg: UGTU-UPI, 2001. 180 s.Baskalov V. D., Volkova J.V., Plotnikov N. S. Optimum chemical regeneration of the gases burnt in solid oxide fuel cells// Jornal of Engineering Physics and Thermophysics/ 2014. – N87 (4). P.793-778.Baskalov V. D., Volkova J.V., Plotnikov N. S. Optimum chemical regeneration of the gases burnt in solid oxide fuel cells// Jornal of Engineering Physics and Thermophysics/ 2014. – N87 (4). P.793-778.Яковлев Б.В. Повышении эффективности системы теплофикации и теплоснабжения/ Яковлев Б.В. – М.: Новости теплоснабжения, 2008. – 448 с.Yakovlev B.V. Povyshenii ehffektivnosti sistemy teplofikatsii i teplosnabzheniya/ Yakovlev B.V. – M.: Novosti teplosnabzheniya, 2008. – 448 s.А.М. Дубинин, С.Е. Щеклеин, В.Г. Тупоногов, М.И. Ершов. Мини ТЭЦ на базе электрохимического генератора и конвертора метана с заторможенным псевдоожиженным слоем. Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» N19-21 (231-233). 2017.A.M. Dubinin, S.E. Shcheklein, V.G. Tuponogov, M.I. Ershov. Mini TEHTS na baze ehlektrokhimicheskogo generatora i konvertora metana s zatormozhennym psevdoozhizhennym sloem. Mezhdunarodnyi nauchnyi zhurnal «Al'ternativnaya ehnergetika i ehkologiYA» N19-21 (231-233). 2017.А.М. Дубинин, С.Е. Щеклеин. Минитеплоэлектроцентраль на основе реактора для воздушной конверсии метана и электрохимического генератора. Теоретические основы химической технологии. 2019, том 53 N1 c.78-86.A.M. Dubinin, S.E. Shcheklein. Miniteploehlektrotsentral' na osnove reaktora dlya vozdushnoi konversii metana i ehlektrokhimicheskogo generatora. Teoreticheskie osnovy khimicheskoi tekhnologii. 2019, tom 53 N1 c.78-86.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.