에 대한 연소 특성 및 모델 연료 개발 마이크로 관상 화염 이용한 연료 전지

이 연소 특성화 실험의 전반적인 목표는 혼합물에서 고체 산화물 연료 전지를 테스트하기 위해 관심 배기 유형을 혼합하여 모델 연소 배기 가스를 개발하는 것입니다. 이 maxsold는 흡열 연료 개질기 대신 더 적은 수의 풍부한 연소가 형성되는지 여부와 같은 고체 산화물 연료 전지 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 전체 버너 및 연료 전지 프로토타입을 실제로 개발하지 않고도 연료 전지 테스트를 위한 모델 연소 배기 가스를 개발할 수 있다는 것입니다.

이 방법을 시각적으로 보여주는 것은 매우 중요한데, 실험 설정 절차, 안전 예방 조치 및 문제 해결은 원고를 읽는 것만으로는 이해하기 어려울 수 있기 때문입니다. 공기원과 메탄 연료가 있는 벤치에서 준비된 연소실을 사용하여 특성화 장치를 구성합니다. 이전에 결정된 유량을 기준으로 질량 유량 컨트롤러를 선택합니다.

이 실험에서는 분당 40리터의 메탄 컨트롤러를 사용합니다. 공기는 분당 200리터 컨트롤러를 사용하십시오. 다음으로 구리 튜브를 가져와 메탄 소스의 배출구에 연결합니다.

거기에서 튜브를 연료 질량 유량 컨트롤러에 연결합니다. 마찬가지로 공기 질량 흐름 컨트롤러를 소스에 연결합니다. 안전을 위해 메탄 유량 컨트롤러 뒤에 편방향 밸브를 추가하십시오.

컨트롤러에서 흘러나오기만 하도록 밸브의 방향을 조정하고 컨트롤러 출력에 연결합니다. 다음으로, 구리 튜브를 사용하여 공기와 연료 흐름 컨트롤러의 흐름을 병합합니다. 컨트롤러의 흐름이 T 커넥터에 들어가도록 합니다.

추가 안전 조치로 화염 방지기와 다른 단방향 밸브를 T 커넥터 뒤에 배치하십시오. 이 설정에서 단방향 밸브는 T 커넥터에 먼저 연결되고 T 커넥터에서 멀어질 수 있도록 방향이 지정됩니다. 다음은 화염 방지기입니다.

가스 소스 탱크에서 레귤레이터를 적절한 압력으로 설정하십시오. 이 실험에서는 138킬로파스칼입니다. 벤치로 돌아와 누출 감지 솔루션을 구하여 모든 튜브의 누출을 테스트합니다.

유량 컨트롤러를 켠 상태에서 브러시로 누출 감지 용액을 구리 튜브에 적용합니다. 누출을 나타내는 거품이 없는지 확인하십시오. 이 시점에서 연소실로 주의를 돌리면 버너가 부착되어 있습니다.

이 챔버에는 K 형 열전대가 이미 설치되어 있으며 팁이 챔버 중앙에 있습니다. 챔버 길이를 따라 있는 포트는 연소 배기 분석과 열전대를 모두 수용합니다. 직경에 맞는 압축 피팅을 사용하여 열전대를 장착합니다.

열전대를 추가하려면 이미 챔버 벽에 있는 압축 피팅의 스템부터 시작합니다. 적절한 고온 금속 야성을 줄기에 놓습니다. 다음으로, 열전대 프로브를 통해 스템에 끼워 압축 너트를 내립니다.

열전대 프로브의 끝이 챔버 중앙에 올 때까지 밀어 넣습니다. 그런 다음 압축 너트를 조여 이 구멍에서 누출되지 않도록 챔버를 밀봉합니다. 데이터 수집 및 제어를 위해 열전대를 컴퓨터 설정에 연결합니다.

질량 유량 컨트롤러의 출력을 연소실 버너에 연결하기 위해 돌아갑니다. 이를 위해 구리 튜브를 사용하여 단방향 밸브에서 연소실로 흐름을 보냅니다. 마지막으로 추가된 것은 배기 가스를 테스트하기 위한 하드웨어로, 이미 여기에 조립되어 있습니다.

이를 위해 챔버의 배기 포트를 통해 가스가 구리 튜브로 유입될 수 있습니다. 이 튜브는 3방향 밸브로 들어갑니다. 밸브의 출력 중 하나는 가스 크로마토그래프로 이어지는 튜빙입니다.

다른 출력은 배기 가스를 끌어 올리고 방향을 바꾸는 데 사용되는 25 밀리리터 주사기로가는 튜브입니다. 이제 설정을 특성화에 사용할 수 있습니다. 테스트하기 전에 주사기와 삼방향 밸브를 준비하십시오.

먼저 주사기 플런저를 완전히 밀어 넣습니다. 그런 다음 배기 포트 쪽에서 3방향 밸브가 열려 있는지 확인하십시오. 컴퓨터로 이동하여 연료 및 공기 흐름을 시작하고 데이터 수집을 시작합니다.

점화의 용이함을 위한 부유한 혼합물을 사용하여 공기 교류 그리고 메탄 교류를 시작하십시오. 부탄 라이터를 가져와 연소실 끝으로 이동합니다. 그렇게 하는 것이 안전할 때 혼합물에 불을 붙이십시오.

계속하기 전에 육안 검사를 수행하여 화염이 버너 전면에서 안정화되었는지 확인하십시오. 이 화염은 화염이 꺼지는 것을 피하기 위해 공기 흐름이 원하는 값으로 천천히 조정됨에 따라 변화하고 있습니다. 한편, 열전대 온도를 모니터링하고 온도가 안정되면 온도 데이터를 기록합니다.

이제 삼방향 밸브에 연결된 주사기로 이동합니다. 플런저를 뒤로 당겨 배기 포트에서 잔류 가스와 배기 가스를 추출합니다. 3방향 밸브를 사용하여 가스 크로마토그래프 쪽을 열고 배기 포트 쪽을 닫습니다.

모든 배기 가스가 가스 크로마토그래프로 보내질 때까지 플런저를 계속 누릅니다. 주사기가 더 많은 잔류 가스와 배기 가스를 추출할 수 있도록 밸브를 되돌립니다. 모든 잔류 가스가 제거될 때까지 가스를 추출하고 가스 크로마토그래프에 계속 주입합니다.

모든 잔류 가스가 제거되면 분석을 위해 최종 배기 샘플을 추출합니다. 3방향 밸브를 돌리고 배기 가스를 가스 크로마토그래프로 밀어 넣습니다. 가스 크로마토그래프 분석을 수행하고 데이터를 기록합니다.

계속해서 다른 공기 유량을 선택하고 새 등가 비율에 대한 분석을 반복합니다. 메탄과 공기 연소의 화학적 평형 분석에 대한 이러한 결과는 서로 다른 등가 비율에서 배기 가스 조성의 열역학적 평형 예측을 제공합니다. 왼쪽 세로축은 질소 가스의 부피 백분율을 나타내며 검은색으로 표시됩니다.

오른쪽 수직 축은 배기 제품 및 기타 분자에 대한 부피 백분율 척도를 제공합니다. 이 분석이 실험 데이터와 반드시 완벽하게 일치하는 것은 아니지만 예상되는 추세와 결과의 크기를 나타내야 합니다. 연소실에 대한 초기 실험 데이터는 화학적 평형 분석에서 예상되는 추세를 따르지 않았습니다.

예를 들어, 빨간색으로 표시된 분자 산소 데이터는 낮은 당량 비율에 비해 높은 당량 비율에서 높은 농도를 나타냅니다. 이것은 연소실의 불완전한 혼합 또는 역류의 가능한 표시이며, 이는 다른 데이터가 확증합니다. 역류를 식별하고 방지했을 때 데이터는 화학적 평형 분석에서 예상되는 추세와 더 일치했습니다.

이 비디오를 시청한 후에는 연소 배기 가스를 특성화하고 연료 전지 테스트를 위한 모델 연소 배기 장치를 구축하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 연소 작업은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 화염 방지기, 단방향 밸브 및 기타 개인 보호 장비와 같은 예방 조치를 사용해야 한다는 것을 잊지 마십시오. 이 절차에 따라 연료 전지와 버너를 함께 통합하는 것과 같은 다른 방법은 장기 성능 안정성, 탄소 증착 및 화염 보조 연료 전지의 전체 시스템 효율성에 대한 추가 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.