Отличный гибрид

Рисунок: ARPA-E

В Университете Мэриленда прорабатываются концепция и элементы гибридного турбогенератора, в котором газовая турбина объединена с твердооксидным топливным элементом (ТОТЭ) ради повышения КПД до 64%.

На ТОТЭ подаются природный газ и горячий сжатый воздух, образующийся после турбинного компрессора. Топливный элемент выполняет функции риформера метана и электрического генератора. Благодаря высокому давлению смеси обеспечена большая плотность мощности (более двух киловатт на килограмм). Отработанные в ТОТЭ газы, в том числе водяной пар и не прореагировавший водород, возвращаются в турбину. Водород дожигается, сокращая токсичные выбросы NO_x, а водяной пар расширяется, увеличивая мощность турбины.

В рамках проекта созданы прямоточные топливные элементы, создающие минимальное сопротивление потоку и устойчивые к перепадам температур. Учёные рассматривают два варианта конструкции: с ТОТЕ внутри и вне турбины. По-видимому, первый лучше подходит для электрической авиации с применением сжиженного газа в качестве топлива, а второй - для энергетики.

С целью отработки конструкции топливных элементов в университете создана специальная установка, работающая под высоким давлением. В дальнейшем задача промышленного выпуска ТОТЭ будет передана компании Alchemity. Оценочная удельная стоимость турбогенератора - 1000 долларов на киловатт мощности.