Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics
Hydrogen is one of the most energy-intensive and environmentally friendly energy carriers, which is why its use for the operation of fuel cells (FCs) makes it possible to create efficient autonomous energy supply systems. Power plants based on fuel cells are characterized by high efficiency and envi...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Journal of Mechanical Engineering
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/189600 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-189600 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
топливные элементы металлогидридный аккумулятор водорода энергообеспечение УДК 620.91 536.24 621.576.5 паливні комірки металогідридний акумулятор водню енергозабезпечення УДК 620.91 536.24 621.576.5 fuel cells metal hydride hydrogen storage battery energy supply UDC 620.91 536.24 621.576.5 |
| spellingShingle |
топливные элементы металлогидридный аккумулятор водорода энергообеспечение УДК 620.91 536.24 621.576.5 паливні комірки металогідридний акумулятор водню енергозабезпечення УДК 620.91 536.24 621.576.5 fuel cells metal hydride hydrogen storage battery energy supply UDC 620.91 536.24 621.576.5 Matsevytyi, Yurii M. Chorna, Natalia A. Shevchenko, Andrii A. Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics |
| topic_facet |
топливные элементы металлогидридный аккумулятор водорода энергообеспечение УДК 620.91 536.24 621.576.5 паливні комірки металогідридний акумулятор водню енергозабезпечення УДК 620.91 536.24 621.576.5 fuel cells metal hydride hydrogen storage battery energy supply UDC 620.91 536.24 621.576.5 |
| format |
Article |
| author |
Matsevytyi, Yurii M. Chorna, Natalia A. Shevchenko, Andrii A. |
| author_facet |
Matsevytyi, Yurii M. Chorna, Natalia A. Shevchenko, Andrii A. |
| author_sort |
Matsevytyi, Yurii M. |
| title |
Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics |
| title_short |
Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics |
| title_full |
Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics |
| title_fullStr |
Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics |
| title_full_unstemmed |
Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics |
| title_sort |
development of a perspective metal hydride energy accumulation system based on fuel cells for wind energetics |
| title_alt |
Разработка перспективной металлогидридной системы энерго-аккумулирования на базе топливных элементов для ветровой энергетики Розробка перспективної металогідридної системи енергоакумулювання на базі паливних комірок для вітрової енергетики |
| description |
Hydrogen is one of the most energy-intensive and environmentally friendly energy carriers, which is why its use for the operation of fuel cells (FCs) makes it possible to create efficient autonomous energy supply systems. Power plants based on fuel cells are characterized by high efficiency and environmental safety. Of particular interest are power plants based on low-temperature alkaline FCs with a capacity of 1 to 20 kW, because they can be widely used as autonomous power sources for residential consumers. The location of such autonomous installations is assumed to be in close proximity to the energy consumer, which requires that fuel supply systems be highly safe, reliable and environmentally friendly. These requirements are met by hydrogen storage systems based on reversible metal hydrides (MH), capable of absorbing and releasing hydrogen. One of the main components of an autonomous energy supply system is a multiple-action hydrogen metal hydride storage battery. For the efficiency of the "FC - MH hydrogen storage" system, it is necessary to develop a methodology for determining its main technical characteristics both at the stage of creation and in the process of studying these characteristics. The article presents the developed scheme of a wind power plant with a hydrogen energy storage battery, solves the problem of selecting the FC, and analyses the operation of the fuel cell with the MH hydrogen storage system. The results obtained allowed us to determine the pattern between the amount of heat taken from the FC for hydrogen desorption with its subsequent use to increase the power of the FC, and ensure the characteristics of the consumer network. It is shown that the use of an integrated approach to the study of a perspective scheme of accumulation and use of wind energy will solve the problem of smoothing the irregularity of energy supply from renewable sources. |
| publisher |
Journal of Mechanical Engineering |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/189600 |
| work_keys_str_mv |
AT matsevytyiyuriim developmentofaperspectivemetalhydrideenergyaccumulationsystembasedonfuelcellsforwindenergetics AT chornanataliaa developmentofaperspectivemetalhydrideenergyaccumulationsystembasedonfuelcellsforwindenergetics AT shevchenkoandriia developmentofaperspectivemetalhydrideenergyaccumulationsystembasedonfuelcellsforwindenergetics AT matsevytyiyuriim razrabotkaperspektivnojmetallogidridnojsistemyénergoakkumulirovaniânabazetoplivnyhélementovdlâvetrovojénergetiki AT chornanataliaa razrabotkaperspektivnojmetallogidridnojsistemyénergoakkumulirovaniânabazetoplivnyhélementovdlâvetrovojénergetiki AT shevchenkoandriia razrabotkaperspektivnojmetallogidridnojsistemyénergoakkumulirovaniânabazetoplivnyhélementovdlâvetrovojénergetiki AT matsevytyiyuriim rozrobkaperspektivnoímetalogídridnoísistemienergoakumulûvannânabazípalivnihkomírokdlâvítrovoíenergetiki AT chornanataliaa rozrobkaperspektivnoímetalogídridnoísistemienergoakumulûvannânabazípalivnihkomírokdlâvítrovoíenergetiki AT shevchenkoandriia rozrobkaperspektivnoímetalogídridnoísistemienergoakumulûvannânabazípalivnihkomírokdlâvítrovoíenergetiki |
| first_indexed |
2024-06-01T14:44:19Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:44:19Z |
| _version_ |
1800670344737980416 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-1896002019-12-31T15:44:13Z Development of a Perspective Metal Hydride Energy Accumulation System Based on Fuel Cells for Wind Energetics Разработка перспективной металлогидридной системы энерго-аккумулирования на базе топливных элементов для ветровой энергетики Розробка перспективної металогідридної системи енергоакумулювання на базі паливних комірок для вітрової енергетики Matsevytyi, Yurii M. Chorna, Natalia A. Shevchenko, Andrii A. топливные элементы металлогидридный аккумулятор водорода энергообеспечение УДК 620.91 536.24 621.576.5 паливні комірки металогідридний акумулятор водню енергозабезпечення УДК 620.91 536.24 621.576.5 fuel cells metal hydride hydrogen storage battery energy supply UDC 620.91 536.24 621.576.5 Hydrogen is one of the most energy-intensive and environmentally friendly energy carriers, which is why its use for the operation of fuel cells (FCs) makes it possible to create efficient autonomous energy supply systems. Power plants based on fuel cells are characterized by high efficiency and environmental safety. Of particular interest are power plants based on low-temperature alkaline FCs with a capacity of 1 to 20 kW, because they can be widely used as autonomous power sources for residential consumers. The location of such autonomous installations is assumed to be in close proximity to the energy consumer, which requires that fuel supply systems be highly safe, reliable and environmentally friendly. These requirements are met by hydrogen storage systems based on reversible metal hydrides (MH), capable of absorbing and releasing hydrogen. One of the main components of an autonomous energy supply system is a multiple-action hydrogen metal hydride storage battery. For the efficiency of the "FC - MH hydrogen storage" system, it is necessary to develop a methodology for determining its main technical characteristics both at the stage of creation and in the process of studying these characteristics. The article presents the developed scheme of a wind power plant with a hydrogen energy storage battery, solves the problem of selecting the FC, and analyses the operation of the fuel cell with the MH hydrogen storage system. The results obtained allowed us to determine the pattern between the amount of heat taken from the FC for hydrogen desorption with its subsequent use to increase the power of the FC, and ensure the characteristics of the consumer network. It is shown that the use of an integrated approach to the study of a perspective scheme of accumulation and use of wind energy will solve the problem of smoothing the irregularity of energy supply from renewable sources. Водород является одним из самых энергоемких и экологически чистых энергоносителей, поэтому его использование для работы топливных элементов (ТЭ) позволяет создавать эффективные системы автономного энергообеспечения. Энергоустановки на базе ТЭ характеризуются высоким коэффициентом полезного действия и экологической безопасностью. Особый интерес представляют энергоустановки на основе низкотемпературных щелочных ТЭ мощностью от 1 до 20 кВт, которые могут найти широкое применение в качестве источников автономного питания для потребителей жилого сектора. Размещение таких автономных установок предполагается в непосредственной близости от потребителя энергии, что требует от систем топливообеспечения высокого уровня безопасности, надежности и экологичности. Этим требованиям отвечают системы хранения водорода на основе обратимых металлогидридов (МГ), способных поглощать и выделять водород. Одним из основных компонентов автономной системы энергообеспечения является металлогидридный аккумулятор водорода многократного действия. Для эффективности работы системы «ТЭ – МГ аккумулятор водорода» необходимо разработать методику определения основных ее технических характеристик еще на этапе создания и в процессе исследования этих характеристик. В статье представлена разработанная схема ветроэнергетической установки с водородным накопителем энергии, выбран ТЭ и проведен анализ работы ТЭ с МГ системой аккумулирования водорода. Полученные результаты позволили определить закономерность между количеством отобранного тепла от ТЭ для десорбирования водорода с последующим его использованием для прироста мощности топливного элемента и обеспечения характеристик сети потребителя. Показано, что применение комплексного подхода к изучению перспективной схемы аккумулирования и использования энергии ветра позволит решить проблему сглаживания неравномерности поступления энергии от возобновляемых источников. Водень є одним з найбільш енергоємних і екологічно чистих енергоносіїв, тому його використання для роботи паливних комірок (ПК) дозволяє створювати ефективні системи автономного енергозабезпечення. Енергоустановки на базі ПК характеризуються високим коефіцієнтом корисної дії та екологічною безпекою. Особливий інтерес становлять енергоустановки на основі низькотемпературних лужних ПК потужністю від 1 до 20 кВт, які можуть знайти широке застосування як джерела автономного живлення для споживачів комунально-житлового сектора. Розміщення таких автономних установок передбачається в безпосередній близькості від споживача енергії, що вимагає від систем паливозабезпечення високого рівня безпеки, надійності та екологічності. Цим вимогам відповідають системи зберігання водню на основі обернених металогідридів (МГ), здатних поглинати і виділяти водень. Одним з основних компонентів автономної системи енергозабезпечення є металогідридний акумулятор водню багаторазової дії. З метою забезпечення ефективності роботи системи «паливна комірка – металогідридний акумулятор водню» необхідно розробити методику визначення основних її технічних характеристик ще на етапі створення і в процесі дослідження цих характеристик. У зв'язку з цим основними задачами дослідження є розробка технологічної схеми металогідридної системи енергозабезпечення на базі паливних комірок, вибір ПК і проведення аналізу їх роботи з металогідридною системою акумулювання водню. На основі системного аналізу запропонованого варіанта технічної схеми отримано результати, які дозволили визначити закономірність між кількістю відібраного тепла від ПК під час десорбції водню з подальшим його використанням для збільшення потужності паливної комірки і забезпечення пропускної здатності мережі споживача. Визначено, що застосування комплексного підходу до вивчення перспективної схеми акумулювання і використання енергії вітру дозволить вирішити проблему згладжування нерівномірності надходження енергії від поновлюваних джерел, а використання в складі вітроенергетичного комплексу оригінальної електролізної технології підвищує її конкурентоспроможність на ринку технічних засобів, орієнтованих на отримання водню. Journal of Mechanical Engineering Проблемы машиностроения Проблеми машинобудування 2019-12-25 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/189600 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 22 No. 4 (2019); 48-52 Проблемы машиностроения; Том 22 № 4 (2019); 48-52 Проблеми машинобудування; Том 22 № 4 (2019); 48-52 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/189600/189094 https://journals.uran.ua/jme/article/view/189600/189095 Copyright (c) 2019 Yurii M. Matsevytyi, Yurii M. Matsevytyi, Natalia A. Chorna, Andrii A. Shevchenko, Andrii A. Shevchenko https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |