Thermodynamic Modelling and Performance of Combined Solid Oxide Fuel Cell and Gas Turbine Systems

Jens Pålsson

Forskningsoutput: AvhandlingDoktorsavhandling (sammanläggning)

Sammanfattning

Popular Abstract in Swedish
Fasoxidbränsleceller (eng. SOFC) är en keramisk bränslecellstyp som arbetar vid höga temperaturer. Genom att utnyttja energin hos avgaserna från en SOFC i en annan kraftvärmeprocess kan man erhålla ett s.k. hybridsystem som når höga verkningsgrader. Ett koncept som studerats i denna avhandling är en SOFC i kombination med en gasturbincykel (SOFC/GT). Eftersom bränslecellen är den mest effektiva av de två är också effektandelen därifrån störst. Dessa hybridsystem kommer troligtvis utnyttjas för småskalig el och värmeproduktion. Denna avhandling behandlar modellering av SOFC/GT system för att utröna deras uppförande och möjligheter att nå god prestanda. En ny modelleringsteknik har använts genom att införa en detaljerad bränslecellsmodell (utvecklad av Azra Selimovic) i ett processimuleringsprogram. Det framkom bl.a. att de parametrar som berör bränslecellen har störst inverkan på systemet. Olika systemkoncept har även studerats t.ex seriekoppling av flera mindre bränsleceller som leder till lägre kylluftbehov och bättre prestanda. Även miljömässiga aspekter har studerats som t.ex SOFC/GT system med biomassa som bränsle och SOFC system med fullständig eller partiell avskiljning av koldioxid. Generellt kan mycket goda miljödata från dessa system erhållas tack vare den elektrokemiska omvandlingen av bränslet. En studie av brännkammare anpassat för dessa system gav mycket låga NOx emissioner. Verkningsgraden för dessa system beror på hur stor bränslecell man kan tillåta för ett givet bränsleflöde. En relativt stor bränslecell leder till höga verkningsgrader men förmodligen höga kostnader. P.g.a viss osäkerhet i beräkningarna och det faktum att ingen fullständig optimering gjorts leder till att ingen exakt bestämning kan göras. Men en slutsats är att verkningsgrader upp emot 70 % kan erhållas men förmodligen är 60 % mer realistiskt med tanke på ekonomi för system och storlek och kostnad av komponenter.
Originalspråkengelska
KvalifikationDoktor
Tilldelande institution
  • Kraftverksteknik
Handledare
  • [unknown], [unknown], handledare, Extern person
Tilldelningsdatum2002 maj 29
Förlag
ISBN (tryckt)91-628-5247-7
StatusPublished - 2002

Bibliografisk information

Defence details

Date: 2002-05-29
Time: 10:15
Place: Room M:B, M-building, Ole Römers v. 1, Lund Institute of Technology, Lund

External reviewer(s)

Name: Campanari, Stefano
Title: [unknown]
Affiliation: Dr.Ing., Politecnico di Milano, Italy

---


Article: 1. Pålsson, J., Selimovic, A. and Sjunnesson, L.,"Combined Solid Oxide Fuel Cell and Gas TurbineSystems for Efficient Power and Heat Generation",Journal of Power Sources, 6th Grove Fuel CellSymposium, Volume 86/1-2, pp. 442-448, March 2000.

Article: 2. Barchewitz, L. and Palsson, J., "Design of anSOFC System Combined to the Gasification ofBiomass", 4th European SOFC Forum. Lucerne,Switzerland, July 2000.

Article: 3. Palsson, J., Selimovic, A. and Hendriksen, P.,"Intermediate Temperature SOFC in Gas TurbineCycles", ASME TurboExpo 2001, Paper No. 2001-GT-0091,New Orleans, USA, June 2001.

Article: 4. Pålsson, J. and Selimovic, A., "Design andOff-Design Predictions of a Combined SOFC and GasTurbine System", ASME TURBOEXPO 2001, Paper No2001-GT-0379, New Orleans, USA, June, 2001.

Article: 5. Selimovic, A. and Pålsson, J., "Networked SolidOxide Fuel Cell Stacks combined with a Gas TurbineCycle", accepted for publication in the Journal ofPower Sources, in conjunction with the 7th GroveFuel Cell Symposium, London, September, 2001.

Article: 6. Hermann, F., Pålsson, J.and Mauss, F., "CombustorDesign Analysis for SOFC Offgases", submitted tothe 5th European SOFC Forum, to be held in Lucerne,Switzerland, July, 2002.

Article: 7. Pålsson, J., Arriagada, J. and Fredriksson, B.,"SOFC Systems with CO2 Capture", submitted to the5th European SOFC Forum, to be held in Lucerne,Switzerland, July, 2002.

Ämnesklassifikation (UKÄ)

  • Energiteknik

Fingeravtryck

Utforska forskningsämnen för ”Thermodynamic Modelling and Performance of Combined Solid Oxide Fuel Cell and Gas Turbine Systems”. Tillsammans bildar de ett unikt fingeravtryck.

Citera det här