Thermodynamic analysis of solid oxide cells
| Thesis title in Czech: | Termodynamická analýza článků s pevnými oxidy |
|---|---|
| Thesis title in English: | Thermodynamic analysis of solid oxide cells |
| Key words: | články s pevnými oxidy, nerovnovážná termodynamika, numerická simulace, GENERIC, elektrochemie |
| English key words: | solid oxide cell, non-equilibrium thermodynamics, numerical simulations, GENERIC, electrochemistry |
| Academic year of topic announcement: | 2013/2014 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Mathematical Institute of Charles University (32-MUUK) |
| Supervisor: | prof. Ing. František Maršík, DrSc. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 26.09.2014 |
| Date of assignment: | 26.09.2014 |
| Confirmed by Study dept. on: | 26.01.2015 |
| Date and time of defence: | 19.06.2019 10:00 |
| Date of electronic submission: | 08.04.2019 |
| Date of submission of printed version: | 08.04.2019 |
| Date of proceeded defence: | 19.06.2019 |
| Opponents: | Miroslav Grmela |
| prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. | |
| Guidelines |
| Vysokoteplotní vodíkové palivové články (HTHFC) pracující při teplotách 120-200°C mají díky vyšší spolehlivosti, značné životnosti (desítky tisíc hodin) a nižším pořizovacím nákladům perspektivní uplatnění jako stacionární zdroje obnovitelné energie [5, 6]. Technologie polymerních membrán AB-PBI (Polybenzimidazole) dopovaných kyselinou fosforečnou (Phosphoric Acid, PA) je silně se rozvíjející odvětví polymerní chemie. Problémem je přesné hodnocení kvality syntetizovaných membrán a jim odpovídajících nejvhodnějších provozních parametrů.
Cílem práce je detailní termodynamická analýza všech významných transportních procesů a jejich synergie jak v membráně, tak i na elektrodách; tj., difúze a stability PA, elektrická vodivost a doprovodné (degradující) chemické reakce apod [1, 2]. Analýzu všech významných procesů provádět metodami nerovnovážné termodynamiky doplněnými vhodnými mikroskopickými modely [3, 4]. Výsledky práce povedou k: · přesnějšímu popisu teoretických modelů funkce jednotlivých palivových článků (Membrane Electrode Assembly MEA) a jejich soustav (stacks) · stanovení vhodné úrovně dopování membrány kyselinou fosforečnou na základě obecných principů termodynamiky (např.principu minima/maxima entropie) · odladění 1D modelu jak pro simulaci jednoho článku tak i jejich soustav . |
| References |
| [1] Michal Pavelka, František Maršik, Vaclav Klika: Consistent theory of mixtures on different levels of description, International Journal of Engineering Science 78 (2014), 192–217,
[2] Michal Pavelka, F. Maršík, [3] Detailed Thermodynamic Analysis of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Efficiency, International journal of hydrogen energy 38 ( 2013 ) 7102-7103, IF 4 [4] Glansdorff P., Prigogine I.: Thermodynamic Theory of Structure, Stability and Fluctuations. Wiley/Interscience, 1971. [5] Atkins P., de Paula J.: Physical Chemistry, Eight Edition, Oxford, University Press, 2006 [6] Barbir F.: PEM Fuel Cells: Theory and Practice, Elsevier Academic Press, Amsterdam, 2005 [7] Purushothama Chippar, Kyeongmin Oh, Whan-Gi Kim, Hyunchul Ju: Numerical analysis of effects of gas crossover through membrane pinholes in high-temperature proton exchange membrane fuel cells, International journal of hydrogen energy 39, 2014,pp 2863-2871 |
| Preliminary scope of work |
| http://www.fumatech.com/EN/ a http://www.zcu.cz/ntc/projekty/aktualni/pr_msmt_CZ.1.07_2.3.00_20.0107.html |
| Preliminary scope of work in English |
| http://www.fumatech.com/EN/ a http://www.zcu.cz/ntc/projekty/aktualni/pr_msmt_CZ.1.07_2.3.00_20.0107.html |