Неофициальный отзыв 6 (Расчетно-теоретическое исследование процессов переноса в твердооксидном топливном элементе)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО ул. Красноказарменная, д.17, г. Москва, 111250. на Нв 02 Направляем отзыв на автореферат диссертационной работы Касиловой Екатерины Валерьевны «Расчетно-теоретическое исследование процессов переноса в твердооксидном топливном элементе», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника». Приложение: на 3 л. в 2 экз.

И.о. ученого секретаря ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» И.С. Кузнецов Д.А. Лялин 4-7 495 456 42 43 Ф «р . «та р 4 р 0 «н 4 р "Исследовательский центр имени М.В.КОААЬГепаи Гтнп Ф1 3 П «Иннтр Квааърр1ап 740« .в.в..н «ар 4,125430 7 . ° 72435745аг«7«7 а «47243554500123 внпо 07547330 ОГРп 1027700402303 ннпгнпп 711н 033477743017а~ 3 ю и «и «1 «Ф« .301.77 .2 а Ученый совет ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» Отзыв на автореферат диссертационной работы Касиловой Екатерины Валерьевны «Расчетно-теоретическое исследование процессов переноса в твердооксидном топливном элементе», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника» Актуальность работы Касиловой Е,В. обусловлена готовностью твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) к коммерциализации и необходимостью для разработчиков электрохимических генераторов (ЭХГ) и энергоустановок иметь не привязанный к конструкции единичного элемента математический аппарат для определения пригодности предлагаемых на рынке сборок ТОТЭ к конкретному применению без дорогостоящих и длительных предварительных испытаний.

Во многих странах технологии изготовления ТОТЭ признаны стратегическими, призванными обеспечить энергетическую безопасность государства в будущем, поэтому на них накладываются ограничения некоммерческого характера. Отечественные разработки ТОТЭ в настоящее время существенно уступают зарубежным, поэтому возможность отсечения заведомо неприемлемых вариантов структуры электрод-электролитной сборки крайне привлекательна для сокращения технологического отставания. Целью работы являлась разработка теоретической модели ТОТЭ для определения рабочих характеристик элемента в широком диапазоне эксплуатационных и конструктивных параметров. Для достижения цели автором была построена и тщательно верифицирована по материалам открытых источников информации модель единичного ТОТЭ, учитывающая особенности различных базовых конструкций и параметры сред на входе.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Исследовано влияние поперечного градиента давления на распределение концентраций компонентов топливного газа в пористом аноде ТОТЭ для широкого диапазона параметров микроструктуры ТОТЭ. Таким образом, модель позволяет сформулировать технические требования к степени использования топлива в сборке ТОТЭ, конструкции подводящих и отводящих коллекторов, а также к системе подачи топлива по располагаемому давлению на входе в ЭХГ.

2. В рамках одной модели исследованы обе базовые конструкции ТОТЭ: трубчатая и планарная, что позволяет получить независимую от производителей оценку характеристик, а для отечественных разработчиков — в сравнимых условиях выбрать направления технологической отработки конструкций. 3. Разработана теоретическая модель ТОТЭ, позволяющая рассчитать распределение тока вдоль ТОТЭ и вольт-амперную характеристику элемента с учетом особенностей массопереноса и гидродинамики, свойственных его конструкции. Следовательно, автором создан инструмент для получения интегральных показателей работы ТОТЭ, с которым удобно оперировать инженерными методами при проектировании и экспериментальной отработке изделий. Практическая значимость работы состоит в том, что созданный математический аппарат дает возможность априорной оценки характеристик ТОТЭ для выбора конструкции единичного элемента и сборок ТОТЭ под конкретное применение и технологические возможности отечественного разработчика.

При проектировании ЭХГ и энергоустановок на их основе модель позволяет формировать технические требования к агрегатам подачи реагентов и утилизации непрореагировавшего топлива. На основании выполненных с применением разработанной автором модели расчетов сформулирован и получен патент на полезную модель. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием фундаментальных физических закономерностей и поэтапной верификацией Начальник отдела отделения 6 ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», доктор технических наук Головин Ю.М. Подпись Головина Ю.М. удостовфйй»: - - .'ъ. И.о. ученого секретаря я' '. ';;; ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», 'Ъ~ Кузнецов И.С.

модели на разных уровнях 1пористого анода, топливного канала и элемента в целом) с использованием наиболее надежных открытых источников информации, опубликованных за последние 15 лет. Согласно автор еферату, результаты диссертационной работы были опубликованы в четырех научных статьях в журналах, рекомендованных ВАК, н обсуждались на научно-технических, в том числе международных, конференциях. В качестве замечания к работе следует отметить, что для верификации модели были использованы источники информации, описывающие лабораторные исследования.

Полученные в таких условиях экспериментальные данные, как правило, выше характеристик коммерческих ТОТЭ. Поэтому результаты моделирования применительно к доступным на рынке сборкам ТОТЭ следует считать «оценкой сверху». Однако данное замечание не снижает общей положительной оценки диссертационной работы, которая выполнена на высоком научно-техническом уровне и соответствует требованиям ВАК РФ, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор Касилова Е.В,„заслуживает присуждения ей ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника». .