solid oxide Fuelcellś"

War§zaWa 20,10,2013
dr hab. inż, Konrad swirski, prof, PW
Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa
Po ite.hn]k3 War§7źW§ka
RECENZA PRACY DOKTORAK|EJ
mgr inż. Jakuba Kupeckiego ptj'Analysis of Miclo_combined Heat and PoWer Units With
solid oxide Fuelcellś"
Wysokotemperaturowe ognjwa paliwowe uważane 5ą ża jedne 2 bardżie]' perspektyw cznych źródeł
energii elektrycżnej, W czasach intensywnego posżukiwania rozwiążań, które mogą ogran]czyc emis]ę
żanieczyszczeń i co2 ż pa]iW kopalnych oraz Wprowadżania żdecentraIizowanych źródełWytwarzanja
(aź do mikrogeneracji Włącżnie), ogniwa paliwowe są jednym ż Wiodących techno ogii na którym
skupiają się obecn]e Wysiłki badawcze W najbardziej żaawansowanych krajach, Zalety ogniW
pa iwowych są oczywiste
-
bezpośrednie przetwarzanie energii chemicznej na ener8ię e ektrYczna z
pominięcjem obiegu carnota, Wysoka sprawność W układach kogeneracyjnych, dodatkowa moźliwoŚĆ
Wykorżystania ogniw do separacji
co2 - to
WszYstko zachęca do badań, rozwoju
i następnie do
Wprowadżania komercyjnych instalacji na rynek. N]eco mniej znane są dzisiejsze problemy ogniw
pal]Wowych
-
sposób eksploatacji,
,
żagadnienia zwjązane
ż żywotnościąogniW
czY
pełne
charakterystyki ruchow_^ układóW cHP z WYsokotemperaturowymi ogniWami, Praca doktor5ka mgr
inż. ]akuba Kupeckiego Wpisuje się Więc W bardzo aktualny nuń badań i dotyka zagadnień sżczególnie
istotnych dla rozwoju nowych technologii sektora energetvcznego,
Rozprawa doktorska mgr inź, ]akuba Kupeckiego napisana jest W jężyku angieskim, ]est to bardzo
obszerna pożycja licząca łączn]e 214 stron, na którą składają 5ię 8 rozdziaióW wraż 2 załącznikami,
Autor W pierwszych 4 rozdzialach (1-4) przedstawił Wsżechstronny opis stanu Wiedży dotyczący
zarówno podstaw teoretycżnych żasad działania (rozdż.3) jak i sżczegółowych żaBadnień ogniw
t]enkowych (soFc) (rożdz, 4) od modelowania o8niW, zagadnień pracy z róźnym] paliwami, degradacji
ogn]W, za8adnień materiałowych aż po preżentac]'ę rożWiążańukładóW mikroelektrociepłowni
ż
ognjwami pa iwowymi od różnych koncepcji układóW do informacji o aktua nych rozwiązaniach
komercyjnych dostępnych na rynku, l]ośćzebranych informacji i porusżonych Wątków jest na pewno
imponujący i niewątp iW]e prżedstaWia pełen obraz obecnego stanu Wiedzy dotycżącego ogniW soFc
iukładóW mikroelektrociepłowniż ich Wykorzystan]em ale na pewno też żdecydowanie za obsżerny i
rożprasżający ż uwago na sam naukowy cel pracy. P]erwsze rożdżiałyto prawie 90 stron tekstu
dopiero Wprowadżające W szcże8ółowy zakres pracy doktorskiej i W dużej mierze preżentujący tez
wiee informacj] o sposobach modelowania
wykorżystane, przykładowo rozdz]ai
ogn]W, które
nje 20stały na późniejszym etapie
4 opisującY możliwościmodelowania o8niw aż do
modeli
do
modeli
trójwYmiarowych,8dżie ]'ednocześnie W samej pracy o8ranicżono się jedynie
żerowymiarowych , Wydaje się że zawartoŚĆ tych Wprowadżających rozdz]ałÓW mogłaby byĆ żnacznie
ogranicżona a i ośćporusżanych WątkóW skondensowana do najważniejsżych zagadnień zwiążanych z
późniejsżymi badaniami naukowymi, beż Większej sżkody d|a Wartości pracy,
Kluczowe W rozpraWie są autorskie rozdziały 5-8, prezentujące odpowiednio cel badań, szcże8ólowe
modele matematyczne komponentóW układu cHP z soFc, Wyniki dośWiadczeń Wajjdacyjnych
aŻ
finalnie po pełen model insta acji m]kroelektrociepłowni pozwa ającej na symulac]ę pracY przY
parametrach żnamionowych iczęściowych obc]ążeniach, uzupełnione na5tępnie o dyskusję WynikÓW
i Wnioski, Wańośćmerytoryczna opracowania dotyczącego mode|u
m]kroe ektrociepłowni
i jej
komponentóW jest kluczowym elementem pracy i stanowi duźe osiągnięcie naukowe, W Wyniku prac
możiwe jest Wsżechstronne badanie charakterysiyk ruchowych tego typu instalacji co jest
nieocenione prżeż Wprowadżeniem ich do eksp oatacji
re8ulacjj
układu, jest to
i
fina
nie prży projektowaniu
układÓW
niewątp]iwie duże osiągnięcie naukowe doktoranta, udokumentowane
żlesztą je8o duźyrn dorobkiem pub ikacyjnym, Mgr inż. Jakub Kupecki prżedstawił W rożprawie
sżcżególnie obsżerna bjb iografie (197 pozycji) cos śW]adcżyo aktualności tematu W badaniach
śWiatowych. Duża iośćpUbikacj] jest autorstwa Ub Współautorstwa doktoranta
i
została
opublikowana W renomowanych zagranicznych czasopi5mach naukowych co ŚWiadczy tez o
ugrL]ntowanym warsżtacie naukowym.
Dużym osiągnięciem doktoranta jest takźe realiżacja badan dośWiadcza nych ogniwa paliwowego
zapreżentowanych W podrozdziale 6,5, Pokazuje to Właściwepodejście iWszechstronnoŚĆ działań
naukowych
- od
mode
owania
i
symulacji
aż do
prowadzenia Wa idacyjnych badań
ek5perymenta nych na stanoWi5kach badaWczych,
]ednak njektóre z rczdzlalów lub podjętych WątkóW badawczych pożostają jak zawsże, pewien
niedosyt, Brakuje przede Wsżystkjm spójności pomiędzy prezentacją zaróWno sżcżegółowychmode
urządżeń jak
i
szczegółowych WynikóW eksperymentalnych
i
a podstawowym Wynikiem pracy -
modelem instalacji mikroelektroc]epłowni z ogniwam] tlenkowo,ceramjcznvmi, W pracy nie jest
W
pełni jasne które z opisanych mode|i (podrożdział 6,3) zostały finalnie Wykorzystane W symulacj]
(rożdżiał6,7) ani tez W jaki szcżegółowy sposób Wyniki badań eksperymentaInych (podrozdżiał 6,5)
prżyniosły korzyść W Wal]dacj] modeli urżądżań ub całego układu, W stosunkU do rozbudowanych
rozdziałóW Wstępnych, same k uczowe informacje o badaniach iWynikach żaprezentowane 5ą nieco
skrótowo i pobieżnie. Nie jest do końca jasne cżV mode e posżcże8ólnych komponentóW 1rozdz, 6.3)
zostały W pełni za]mplementowane W symuLacji całe8o układu mikroelektrociepłowni (jak model W
załączniku B) i jeśli tak to
W
jaki sposób korżystając z komercyjnego oprogramowania Hysys, Wydaje
5ię tez, ze możliwe bylo roższerzen]e moż]iwościbudowy modeli na różne typy układóW cHP (jeśji
takie byly prezentowane Wcześniej (podrozdział 4,7) a nie jeden Wybrany układ, bez podania 2resztą
dlacżego akurat ten układ żostał Wybrany jako podstawa dla sżczegółowych rożWażań. Wydaje się też
że żawartoŚĆ rozdziałów 6.7,3
i
6,7,4 nie do końca odpowiadają ich t}tułom - W pierw9zym
przedstaw]ono problem Współpracy instaLacji
zapotrżebowan]a odbiorcóW końcowych przez
ż siecią lub też może ana iży możliWościpokrycia
mikroinsta ację, co jest W pewnie sposób ocżywiste
prży prżyjęciu stalej charakterystyki generowanej mocy z systemU cHP z soFc, W drugim przypadku
raczej n]e jest to ana iża WrażliwoŚci ale Wariantowa anaiiza zachowanja układu przy zastosowaniu
różnych typóW ogniW,
Powyżsże Wyniki ocżywiścienie umn]ejszają całkowitej Wańości badaWczej pracY, ale Wynikają
praWdopodobnie z chęci podjęcia dużej ilościWątkóW badaWcżych W sposób holistyczny traktu]ąc
/d8ddl'enid i-stdldcj;
ż og-'Wam'l enkoWo
Ce,aTia7lym
,
Autor nie Ustrzegł 5ię tez od Wie u drobnych błędóW redakcyjnych, szczególn]e
W żakres]e prezentacj]
licżnych WzoróW, których op]5 mógłby być dokładniejszy dla UrnożliWienia lepsżego zrozumienia. Daje
5ię żauważyćbrak jednostek W Wykazie zm]ennych , niepeine opisanie zmiennych Występujących We
Wzorach, same literóWki oraz n]ekiedy niespójność językową W opisach niektórych rozdzjałóW,
N]edoskonałościte Wynikają niewątpjiwie z pospiechu i braku odpow]edniej korekty redakcy]nej,
i
są
też żnane kaźdemu ż naukowcóW prżygotowujących Własne prace, Usterkite nie umniejszają jednak
WartoŚci merYtorYcżnej pracy,
Kilka pVtań sżczeRółoWych:
L.
D aczego Wybrano
analizowany mode układu cHP jak na rYs 6,45 (ijak W załączniku B) ijaka
jest jego prżewa8a nad jnnyrni alternatywnymi układam] mikrociepłowni ?
2.
W jaki sposób Wynik badan eksperymenta nych (Rys 6.32 6,36) żostały użyte do wal]dowania
WynikóW symulacji ub też d]a budowy bardziej dokładnych modeli urżądżeń ?
3,
czy ijakie probemy dotyczące źywotnoścjogn]W paliwowych zaobseTwowano W czase
badan eksperymenta nych ?
4,
Które ż modeli urządzeń (róWnania W rozdziałach 6.4,3
-
6,4,6) żostały zaimplementowane w
fina nej Wersji pełnego mode U i które z nich byiy Wbudowane W postac] gotowych modeli
programu
5, lakie
HV5V5 ?
najwięksże zalety ale i jakie najwięksże ograniczenia W stosowaniu ukladÓW cHP z
ogniWami soFc Wynikają z prac badawczych nad mode owaniu układóW zapreżentowanych
W pracv doktorsk]ej ?
Podśumowując,L]Waźam pracę doktorską mgr inź, JakUba Kupeckiego za osiągnięc]e naukowe,
pożWalające rożsżerżyćstan obecnej Wiedzy zWiążanej z tematyka nowocżesnych ogn]W paliwowych
Wykorżystu]'ących
ich układóW m]kroelektrociepłowni, Mgr inź, Jakub Kupecki żbudował model
instalacji cHP z ogniwami soFc, przeprowadżił nUmeryczna ana iżę ich pracy Wspańa Wynikami
W
badań eksperymentalnych,
pracy doktorskiej
żrea izował planowane
cele badawcze
i
żapreżentowałWyn]ki mogące prowadzić do dalsżych postępóW W rozwoju technologii energetycznej,
Wykażując
się odpowiednim poziornem Wiedzy merworycznej raz umiejętnościami W
zakres]e
prowadzenia prac badaWczych,
W związku z powyższym, stwierdzam ze praca mBr inż.lakube Kupeckie8o pt:" Analysis of Micro-
combined Heat and Power Units with solid oxide Fuel cells" spełnia Wymo8i stawiane rozprawom
doktorskim W Ustawie
Mechanicznego Ener8€tyki
o
stopniach
l Lotnictwa o
l
Tytułach Naukowych
l
Wnioskuje do Rady Wydziału
dopuszczeniejej do publiczne.iobrony.