Thermodynamic basis of thermo-chemical energy systems and fuel cells

Stanisław Sieniutycz

Abstract

This research treats power optimization for energy converters, such as thermal, solar and electrochemical engines (fuel cells). A common methodology is developed for the assessment of power limits in thermal systems and fuel cells. Thermodynamic analyses lead to converter efficiency and limiting power. Steady and dynamic systems are investigated. Static optimization of steady systems applies the differential calculus or Lagrange multipliers, dynamic optimization of unsteady systems uses variational calculus and dynamic programming. The primary result of the first is the limiting value of power, whereas that of the second is a total generalized work potential. The generalizing quantity depends on the thermal coordinates and a dissipation index, h, i.e. the Hamiltonian of the problem of minimum entropy production. The advanced thermodynamics, of an irreversible nature, implies stronger bounds on work delivered or supplied than the classical reversible work. It is shown how various analytical developments can efficiently be synthesized to quantitatively evaluate power limits in thermal systems and fuel cells of a simple topology (without countercurrent flows).
Author Stanisław Sieniutycz (FCPE / DSP)
Stanisław Sieniutycz,,
- Department of Separation Processes
Journal seriesStrojarstvo, ISSN 0562-1887
Issue year2013
Vol55
No1
Pages57-72
Publication size in sheets0.75
Keywords in Polishgeneratory mocy, reakcje chemiczne, sprawność, ogniwa paliwowe, limity mocy
Keywords in Englishpower generators, chemical reactions, efficiency, fuel cells, power limits
ASJC Classification2210 Mechanical Engineering
Abstract in PolishBadania niniejsze traktują o optymalizacji mocy przetworników energii, takich jak silniki cieplne, słoneczne i elektrochemiczne oraz elektrochemiczne (ognia paliwowe). Rozwinięta jest wspólna metodologia dla oceny limitów mocy w układach termicznych i ogniwach paliwowych. Analizy termodynamiczne prowadzą do określenia sprawności konwerterów I granicznych mocy. Badane są systemy ustalone w czasie i dynamiczne. Optymalizacja statyczna systemów ustalonych stosuje rachunek różniczkowy lub mnożniki Lagrange’a; dynamiczna optymalizacja systemów nieustalonych wykorzystuje rachunek wariacyjny i programowanie dynamiczne (PD). Zasadniczy wynik podejścia wariacyjnego stanowi limitująca wartość mocy, podczas gdy PD oferuje uogólniony potencjał pracy. Jego wartość zależy od współrzędnych termicznych i wskaźnika dyssypacji, h, t.j. Hamiltonianu problemu minimalnej produkcji entropii. Zaawansowana termodynamika nieodwracalna, implikuje silniejsze limity na pracę generowaną lub dostarczaną aniżeli wynikające z klasycznej pracy odwracalnej. Pokazano jak różne propozycje analityczne mogą być zsyntezowane aby ocenić ilościowo limity mocy w układach termicznych i ogniwach paliwowych o prostej topologii (bez przeciwprądowych form kontaktu strumieni).
URL http://hrcak.srce.hr/index.php?show=clanak&id_clanak_jezik=158091
Languageen angielski
File
Sieniutycz S.Thermodynamic.pdf 421.33 KB
Score (nominal)5
ScoreMinisterial score = 0.0, 09-11-2018, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 5.0, 09-11-2018, ArticleFromJournal - czasopismo zagraniczne spoza list
Publication indicators Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper): 2016 = 0.6; WoS Impact Factor: 2010 = 0.222 (2) - 2010=0.198 (5)
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?