Отзыв научного руководителя (Расчетно-теоретическое исследование процессов переноса в твердооксидном топливном элементе)

отзыв научного руководителя о соискателе ученой степени кандидата технических наук Касиловой Екатерине Валерьевне Екатерина Валерьевна Касилова, выпускница МГТУ им. Н.Э. Баумана по специальности инженер-теплофизик, была принята на работу в лабораторию «Теплообмена н гидродинамики в знергооборудовании» Физико-технического отделения ОАО «ВТИ» на должность инженера 1-й категории в марте 2009 года.

В сентябре 2009 года, зарекомендовав себя настойчивым, прилежным и быстрообучаемым сотрудником, Е.В, Касилова поступила в очную аспирантуру ОАО «ВТИ», выбрав для диссертационной работы малоисследованное направление — создание знергетических установок с твердооксидными топливными злементами (ТОТЗ). Такие установки характеризуются значительной термодинамической зффективностью злектрохимического преобразования знергии и практически полным отсутствием Вредных Выбросов, Работа тВВРДООксиДНОГО топливнОГО злемента преДставляет собОЙ сОВОкупность процессов тепло и массобмена„протекающих в пористой керамической структуре с размерами пор порядка длины свободного пробега молекул топливного газа.

Высокий козффициент пОлезноГО дейстВия, мОдульнОсть конструкции, ВозмОжнОсть «ОГенерации тепла н способность работы на разных аидах топлива делают установки на основе ТОТЗ чрезвычайно перспективными для децентрализованного и автономного знергоснабжения. Эффективность и ресурс батарей ТОТЭ зависят от однородности распределения злектрических и термодинамических параметров в злементе, что определяет повьагенные требования к технологии их изготовления. поэтому в мире данное направление активно развивается главным образом в странах, обладающих высокими технологиями производства (США, Япония, Германия и тд,). В России создание установок на базе ТОТЭ находится на стадии научно-исследовательских работ и включает в себя, как правило, разработку и создание тепловых схем, а также расчетное моделирование установки в целом, не углубляясь в изучение теплофизических процессов. Создание опытных образцов знергоустановок с ТОТЗ соответствует уровню лабораторных испытаний топливных злементов мощностью порядка 1-5 кВт.

Изложенное выше современное состояние отечественных разработок по созданию установок на основе твердооксидных топливных элементов изначально определило проблему в выполнении диссертационной работы, связанную с отсутствием возможности проведения экспериментальных исследований. Особый упор в диссертации, поэтому, был сделан на развитие теории теплофизических процессов в элементе.

Несмотря на это, соискательницу не испугали расчетно-теоретическая направленность будущей работы и повышенные требования к проработке фундаментальных основ тепло и массообмена. С самого первого дня работы над диссертацией аспирантка столкнулась с необходимостью изучения большого объема иностранной литературы по тематике исследований ТОТЗ. И уже на этом этапе работы проявилась целеустремленность, трудолюбие и самостоятельность Е,В,Касиловой как в освоении нового материала, так и в совершенствовании знания иностранного языка. В диссертационной работе Е.В. Касиловой проведены расчетно-теоретические исследования процессов тепло- и массобмена в твердооксидном топливном элементе, в результате которых разработана теоретическая модель ТОТЗ, позволяющая рассчитать распределенив тока вдоль ТОТЗ и вольт-амперную характеристику элемента с учетом особенностей его конструкции, Поскольку работа топливного элемента представляет собой взаимосвязанные процессы переноса заряда, массы, импульса и энергии, характерные линейные масштабы которых отличаются между собой на порядки, основная проблема диссертации состояла в декомпозиции задачи на характерные области, к которым можно было бы применить то или иное физическое приближение.

Зтот этап работы оказался самым сложным, поскольку требовал тщательного обоснования при определении граничных условий, выборе и построении теоретической модели для каждой области, а также для общей сопряженной задачи в целом. На данном этапе проявилась настойчивость аспирантки в поиске правильного решения, а сопутствующие этому процессу неудачи и промахи закалили ее характер. В результате Е.В. Касилова успешно преодолела подготовительные стадии выполнения диссертационной работы, а по своим профессиональным качествам выросла до уровня самостоятельного научного исследователя, фактически став ведущим специалистом института по направлению «Топливные элементы и энергетические установки на их основеж Благодаря такому высокому темпу профессионального роста аспирантки участие научного руководителя на последующих стадиях выполнения диссертационной работы во многом свелась к роли научного консультанта.

В процессе работы над диссертацией Е,В. Касиловой самостоятельно решена задача о распределении концентраций бинарной топливной смеси в пористом аноде ТОТЭ в приближении модели «запыленного газа»; исследовано влияние поперечного градиента давления на распределение концентраций в зависимости от структурных параметров анода; разработаны теоретическая н численная модели массопереноса в топливном канале ТОТЭ, получены аналитические оценки для распределения скорости, а также концентраций топлива и продукта реакции по длине топливного канала.

Следует отметить, что параллельно с работой над диссертацией Е.В, Касилова активно участвовала в работах лаборатории. Она являлась исполнителем работ по Государственным контрактам Министерства образования и науки РФ: «Разработка гибридных знергоустановок с топливными элементами на продуктах газификации угля с возможностью улавливания СОт», «Разработка и создание оборудования для каталитической рекомбинации и сжигания водорода для обеспечения взрывобезопасности в энергетике и промышленности», в которых выполнила широкий глектр работ от теплогидравлических расчетов до патентного поиска. Приобретенный за время работы опыт позволил Е.В.

Касиловой по окончании аспирантуры на конкурсной основе получить должность исследователя в Западнопомеранском техническом университете (ууезт Рогпегапшп 0пЬегз(ту оГ ТесМо(обу, г.(Цецин, Польша), В течение двух лет она проводила численно«в расчеты теплообмена и гидродинамики конструкций микротрубчатых ТОТЭ, участвуя в двух европейских проектах (БОАЧ и БАР(Е»(Б) по разработке батарей ТОТЭ для практических применений, В настоящее время Е.В. Касилова продолжает сотрудничество с ведущими отечественными организациями в области создания энергетических установок на основе твердооксидных топливных элементов.

Она является автором 16 публикаций по теме диссертации, из которых б изданы в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК. Материалы диссертации докладывались на ХК Школе молодых ученых ИБРАЭ РАН «Безопасность и риски в энергетике (Москва, 2011), ХЧ!К школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы Высоко оценивая результаты диссертационной работы„самостоятельность и профессиональный уровень Касиловой Екатерины Валерьевны, считаю, что она заслуживает присвоения ученой степени кандидата технических наук.

Научный руководитель, Заместитель начальника технического отдела по научно-исследовательским работам и новым технологиям ОА» И от» ТЙ~~ОВЛФКГд~~Я~И», '" -» кандидат физико-математических наук Д,Г, Григорук Адрес организации:105066, г.Москва, ул. Спартаковская, д. 2а, стр. 1 Тел. (4ВВ) 5500557 е-гпай:Вг)Вогез(ВФИер-птхи дата:27.01.2015 К.К. Киселев газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (Звенигород 201Ц, 6-ом Конкурсе молодых специалистов ОАО «ВТИ» (Москва, 2011), «Ч-ом Минском Международном Форуме по тепломассообмену ММФ-ХПГ» (Минск, Республика Беларусь, 2012), ХХ! Всеобщей Польской конференции по химической технологии (Колобжег, Польша, 2013), международной конференции компании Соево) (Роттердам, Нидерланды, 201З), 11-ом европейском форуме по твердооксидным топливным элементам и электролитам (Люцерн, Швейцария, 2014), .