Conceptos Teóricos de Gestión Térmica de Recuperación de Calor Residual en Sistemas de Celdas de Combustible de Óxido Sólido
Autores: Todorov, Georgi D.; Todorov, Todor; Kamberov, Konstantin; Lo Sciuto, Grazia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Conceptos Teóricos de Gestión Térmica de Recuperación de Calor Residual en Sistemas de Celdas de Combustible de Óxido Sólido
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Celdas de electrólisis de óxido sólido
Producción de hidrógeno verde
Recuperación de calor residual
Modelos de energía térmica
Principios de transferencia de calor
Simulink Matlab.
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El sistema de celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC) tiene el potencial de ofrecer una tecnología eficiente para la producción de hidrógeno verde. Sin embargo, el costo significativo de esta tecnología está relacionado con las altas temperaturas de operación, los materiales y la gestión térmica, incluido el calor residual. La recuperación del calor residual se puede llevar a cabo a través de técnicas para reducir el consumo energético total. Este enfoque tiene como objetivo mejorar la precisión y la eficiencia al recuperar y reutilizar el calor que de otro modo se perdería. En este documento, se proponen modelos de energía térmica basados en metodologías de recuperación de calor residual para utilizar el calor de los fluidos de salida dentro del sistema SOEC. Los métodos matemáticos para calcular la energía térmica y la transferencia de energía en los sistemas SOEC han involucrado los principios de transferencia de calor. Para abordar esto, se desarrollan diferentes modelos térmicos simplificados en Simulink Matlab R2025b. Se discuten y comparan los resultados obtenidos para estimar la energía térmica adecuada para calentar los fluidos entrantes y el calor reciclado, con el fin de determinar el modelo térmico eficiente y potencial para mejorar la recuperación de calor residual.
Descripción
El sistema de celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC) tiene el potencial de ofrecer una tecnología eficiente para la producción de hidrógeno verde. Sin embargo, el costo significativo de esta tecnología está relacionado con las altas temperaturas de operación, los materiales y la gestión térmica, incluido el calor residual. La recuperación del calor residual se puede llevar a cabo a través de técnicas para reducir el consumo energético total. Este enfoque tiene como objetivo mejorar la precisión y la eficiencia al recuperar y reutilizar el calor que de otro modo se perdería. En este documento, se proponen modelos de energía térmica basados en metodologías de recuperación de calor residual para utilizar el calor de los fluidos de salida dentro del sistema SOEC. Los métodos matemáticos para calcular la energía térmica y la transferencia de energía en los sistemas SOEC han involucrado los principios de transferencia de calor. Para abordar esto, se desarrollan diferentes modelos térmicos simplificados en Simulink Matlab R2025b. Se discuten y comparan los resultados obtenidos para estimar la energía térmica adecuada para calentar los fluidos entrantes y el calor reciclado, con el fin de determinar el modelo térmico eficiente y potencial para mejorar la recuperación de calor residual.