doi: 10.52899/24141437_2025_03_413
УДК: 621.351

Система хранения и подачи водорода в батарею топливных элементов

Галушин С. Я.
Язык статьи: русский
Ссылка для цитирования: Галушин С.Я. Система хранения и подачи водорода в батарею топливных элементов // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 3. С. 413–420. DOI: 10.52899/24141437_2025_03_413 EDN: FURQMH

Аннотация

Актуальность. В настоящей статье рассматриваются актуальные вопросы использования водородной энергетики для морских транспортных средств. К ним можно отнести хранение и подачу водорода в батарею топливных элементов с твердополимерным электролитом. В настоящее время наиболее отработанными системами хранения водорода выступают титановые и композитные баллоны. Конкуренцию им составляют интерметаллидные устройства. Каждое из этих систем хранения имеет свои достоинства и недостатки. Современные баллоны из композита позволяют выдерживать давления газа до 400 атмосфер. Редуцирование водорода с 400 атмосфер до нескольких единиц или десятков бар представляют собой решаемую задачу. При этом нужно учитывать, что изменение давления газа влечет за собой существенное понижение температуры топлива, поступающего в батарею топливных элементов. Холодный сухой водород снижает коэффициент полезного действия электрохимического генератора. Для повышения коэффициента полезного действия необходимо его подогреть и увлажнить. Методы. Применяется метод, при котором используется система рециркуляции водорода, состоящая из струйного аппарата, теплообменного аппарата, системы управление рециркуляцией топлива на базе микропроцессора, датчикови трубопроводов. Целью использования системы рециркуляции водорода является поддержание водного баланса батареи и рециркуляция неиспользованного в реакции водорода. Для поддержания постоянного давления в напорной магистрали батареи топливных элементов применяется модифицированный электропневматический преобразователь ITV с обратной связью. Результаты. В результате получается система, обеспечивающая поддержание постоянного давления водорода на входе в батарею топливных элементов, и более эффективное использования топлива. Выводы. Использование системы рециркуляции водорода ведет к повышению коэффициента полезного действия установки, а применение модифицированного электропневматического преобразователя ITV позволяет поддерживать постоянное давление топлива перед батареей топливных элементов. Ключевые слова: система хранения газов; водород; батарея топливных элементов; система рециркуляции; струй- ный аппарат; электропневматический преобразователь.

Список литературы

1. Рябчиков К.Е. Хранение водорода // Научный лидер. 2022. № 4(49). Дата обращения: 04.08.2025. Режим доступа: https://scilead.ru/ article/1633-khranenie-vodoroda.
2. Тарасов Б.П., Бурнашева В.В., Лотоцкий М.В., Яртысь В.А. Методы хранения водорода и возможности использования металлогидридов // Альтернативная энергетика и экология. 2005. 12 (32). С. 14–37. EDN: HRUHYT
3. Фатеев В.Н., Алексеева О.К., Коробцев С.В., и др. Проблемы аккумулирования и хранения водорода // Kimya Problemlеri. 2018. №4(16). С. 453–483. EDN: VPPIPK doi: 10.32737/2221-8688-2018-4-453-483
4. Joseph T. Hydrogen Fuel. Allentown, Washington: Air Products and Chemicals. Inc., 2005. Дата обращения: 04.08.2025. Режим доступа: https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/education/pdfs/ joseph_infrastructure_for_emerging_markets.pdf
5. Amos W.A. Costs of Storing and Transporting Hydrogen. Colorado: National Renewable Energy Laboratory, 1998. № NREL/TP-570-25106. doi: 10.2172/6574
6. Matsuda H., Nagami M. Study of large hydrogen liquefaction process. Kanagawa: Nippon Sanso Corp., 1997. Дата обращения: 04.08.2025. Режим доступа: http://www.enaa.or.jp/WE-NET/ronbun/1997/e5/sanso1997.html
7. Tzimas E., Filiou C., Peteves S.D., Veyret J.-B. Hydrogen storage: stateofthe- art and future perspective. Petten, 2003. Дата обращения: 04.08.2025. Режим доступа: http://www.jrc.cec.eu.int