Kamil Futyma

Study on the Impact of Sulphur Dioxide on the Performance of a Molten Carbonate Fuel Cell

Streszczenie:

Rosnąca konsumpcja energii elektrycznej spowodowana postępem cywilizacyjnym wymaga ciągłego zwiększania mocy wytwórczych. Chęć szybkiego rozwoju oraz międzynarodowa presja gospodarcza powodują, że mimo istnienie międzynarodowych porozumień stan atmosfery nie ulega poprawie. Za istotną część emisji gazów szkodliwych oraz cieplarnianych odpowiada energetyka konwencjonalna. Polityka redukcji emisji dwutlenku węgla bardzo mocno uderza w klasyczną energetykę opartą o paliwa kopalne. Pomimo wielu zalet energetyki klasycznej, w świetle obecnie panujących tendencji do redukcji emisji, zalicza się ją do grupy głównych przeszkód w osiągnięci celów redukcji emisji dwutlenku węgla. Jakkolwiek odnawialne źródła energii oraz energetyka jądrowa są w stanie zastąpić energetykę opartą o paliwa kopalne, to jednak sytuacja gospodarcza, społeczna oraz bezpieczeństwo energetyczne wymagają, aby węgiel nadal miał istotny udział w miksie energetycznym. Pewnym rozwiązaniem, które umożliwia obniżanie emisji dwutlenku węgla przy jednoczesnym oparciu energetyki o paliwa kopalne są różnego rodzaju metody wychwytu dwutlenku węgla ze spalin. Metody te, mimo zaawansowania i dostępności technologii nie są komercyjnie stosowane. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest, między innymi, duża energochłonność takich instalacji. Rozwiązaniem problemu energetyki węglowej operującej w dobie walki z emisją dwutlenku węgla mogą stać się węglanowe ogniwa paliwowe – pracujące w charakterze membran półprzepuszczalnych.

Rozważania teoretyczne oraz badania laboratoryjne jednoznacznie wskazują na wysoki potencjał separacji dwutlenku węgla przez ogniwa MCFC. Taka metoda separacji cechuje się znacznie lepszą efektywnością energetyczną w porównaniu do obecnie stosowanych. Badania przeprowadzone w Instytucie Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej wykazały, że ogniwa MCFC są w stanie odseparować około 90% CO2 ze spalin klasycznego bloku energetycznego. Wspomniane badania zostały przeprowadzone dla składu gazu symulującego spaliny z bloku energetycznego, pod kątem składników wiodących, takich jak dwutlenek węgla, tlen, azot i woda.

Celem pracy było przeprowadzenie badań procesów zachodzących podczas kontaktu ogniwa ze związkami siarki. Praca w zamierzeniach miała umożliwić identyfikację wpływu dwutlenku siarki – jako składnika spalin – na procesy zachodzące w węglanowym ogniwie paliwowym oraz umożliwić modyfikację istniejącego modelu matematycznego. Zmodyfikowany model matematyczny uwzględnia wpływ SO2 na parametry pracy ogniwa.