SK279491B6

SK279491B6 - Spôsob výroby elektrickej energie a zariadenie na

Info

Publication number: SK279491B6
Application number: SK2646-90A
Authority: SK
Inventors: Rudolf Hendriks; Hendrik J. Ankersmit
Original assignee: Turboconsult B.V.; A. S. A. B.V.
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1998-12-02
Also published as: GR3019482T3; EP0400701B1; DD294759A5; CZ282731B6; CN1022944C; PL285382A1; RO114518B1; HUT53987A; HU214664B; DE69025496D1; CA2017072A1; DE69025496T2; RU2027046C1; SK264690A3; US5319925A; ATE134740T1; NO304568B1; NO902355L; ES2085882T3; KR0175066B1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby elektrickej energie používajúceho prúd plynného prostredia, ktorý je vedený v otvorenom okruhu najskôr aspoň jednou kompresorovou jednotkou a potom plynovou turbínou, aby potom opúšťal otvorený okruh cez výmenník tepla využívajúci jeho tepelný obsah.

Vynález sa ďalej týka zariadenia na vykonávanie definovaného spôsobu na výrobu energie z prúdu plynného prostredia pozostávajúceho z paliva a stlačeného vzduchu, pričom zariadenie zahŕňa otvorený okruh prúdu plynného prostredia pozostávajúci z plynovej hnacej turbíny elektrického generátora mechanicky s ním spriahnutej, z aspoň jedného kompresora spriahnutého s hnacou turbínou kompresorov na stláčanie prúdu plynného prostredia, a z výmenníka tepla, do ktorého sa jednak privádzajú výfukové plyny z plynovej hnacej turbíny elektrického generátora a jednak stlačený prúd plynného prostredia.

Doterajší stav techniky

V priemysle sa javí potreba zariadenia na výrobu elektrickej energie majúceho vysokú účinnosť a okrem toho spôsobujúceho čo najmenšie znečistenie okolitého životného prostredia.

Sú známe rozličná zdroje, ako sú motory s vnútorným spaľovaním a plynové turbíny, pri ktorých možno dosiahnuť účinnosť približne 35 %, ktoré však emisiou škodlivých spalín (predovšetkým oxidu dusnatého NO vo výfukových plynoch) prispievajú k zhoršovaniu životného prostredia. Úlohou vynálezu je vytvoriť spôsob a zariadenie, ktorými možno dosiahnuť výrazné zlepšenie oboch uvedených problémov, t. j. účinnosti aj zníženie emisie škodlivín.

Podstata vynálezu

Vynález spočíva v spôsobe, ktorý je sám osebe známy v rôznych uskutočneniach výroby elektrickej energie za použitia prúdu plynného prostredia, napríklad vzduchu, ktorý je vedený v otvorenom okruhu najskôr aspoň jednou kompresorovou jednotkou a potom plynovou turbínou, aby bol potom vypustený do atmosféry cez výmenník tepla využívajúci teplo spalín. Zlepšenie podľa vynálezu spočíva v tom, že prúd plynného prostredia, ktorý je v stlačenom stave, sa vedie výmenníkom tepla, využívajúcim teplo spalín, čím sa aspoň jedenkrát zvýši jeho teplota, aby potom prešlo aspoň jednou hnacou turbínou kompresorov kompresorovej jednotky, pričom nastáva uvoľnenie energie, a prúd plynného prostredia v otvorenom okruhu sa vedie ako oxidačné činidlo do palivového článku, kde spolu s palivom (redukčným činidlom) vyvíjajú elektrickú energiu pred alebo po odovzdaní kinetickej energie v plynovej hnacej turbíne elektrického generátora.

Spôsob podľa vynálezu zahŕňa kombináciu týchto zlepšení:

do hnacej turbíny sa neprivádzajú (tak ako je to doteraz bežné) spaliny z plynovej turbíny alebo iného procesu spaľovania, ale hlavne samotný stlačený vzduch, ktorý sa na tento účel používa, keď jeho teplota bola ešte viac zvýšená vo výmenníku tepla výmenou tepla so spalinami,

- prúd plynného prostredia, ktorý prúdi z hnacej turbíny kompresorov pri pomerne nízkom tlaku a teplote, sa použije ako spaľovací plyn (oxidačné činidlo) v palivovom článku spolu s redukčným činidlom (napríklad so zemným plynom),

- tlak prúdu plynného prostredia (oxidačného činidla) na vstupe do palivového článku je nízky, rovnako ako tlak redukčného činidla, čo prispieva ku zvýšeniu pružnosti celého systému.

Vynález umožňuje prevádzku, ktorou možno v prvom rade dosiahnuť vyššiu účinnosť pri výrobe energie a ktorou sa lepšie aproximuje teoretický Carnotov cyklus oproti doteraz dosiahnutým výsledkom. Po druhé, tento tepelný okruh (ktorý podlieha obmedzeniam Camotovho cyklu) zahrňuje elektrochemický systém, ktorý tieto obmedzenia nemá a ktorým možno dosiahnuť účinnosť aspoň 55 až 70 %, s pracovnými teplotami rádovo až i okolo 1000 °C. K tomu pristupuje skutočnosť, že pri navrhovanom spôsobe zostáva vždy určitá kalorická hodnota (výhrevnosť) v takzvanom vyhoretom palive (redukčnom činidle), ktorú je možné zúžitkovať, napríklad v spaľovacom zariadení. Okrem toho zmes plynu so vzduchom, ktorá prichádza do plynovej hnacej turbíny elektrického generátora po prietoku spaľovacím zariadením, nezhoršuje okolité prostredie, pretože v spalinách z tohto zariadenia sa môže vyskytovať len veľmi malé množstvo jedovatých oxidov dusíka ΝΟχ(50 g.GJ‘1). Pri katalytickom konverznom pochode v palivovom článku nevznikajú žiadne jedovaté splodiny, takže navrhovaný nový spôsob nie je príčinou znečisťovania ovzdušia. Ďalším činiteľom, ktorým tento spôsobom prispieva ku zníženiu znečistenia ovzdušia, je zvýšenie účinnosti výroby elektrickej energie v doterajších elektrárňach z približne 35 % na 55 % až 70 % pri tomto novom spôsobe. V porovnaní s doterajším stavom techniky je preto potrebné na výrobu rovnakého množstva elektrickej energie len približne polovičné množstvo paliva. To má za následok príslušné zníženie množstva vzniknutého oxidu uhličitého. Použitím palivového článku sa dosiahne dvojaký výsledok: jednako sa vyrobí elektrická energia a jednak vzniknú horúce plyny.

Predmetom vynálezu je taktiež zariadenie na uskutočňovanie opísaného spôsobu a teda na výrobu elektrickej energie pomocou prúdu plynného prostredia pri použití radu mechanických zariadení zahrňujúcich kompresorovú jednotku spriahnutú s aspoň jednou hnacou turbínou kompresorov, ďalej aspoň jednou plynovou hnacou turbínou elektrického generátora opatrenou výstupným hriadeľom, za ktorou nasleduje výmenník tepla na výmenu tepla so spalinami. Podľa vynálezu sa uvedené zariadenie vyznačuje vzájomným prepojením uvedených zložiek tak, že vytvárajú otvorený okruh prúdu plynného prostredia, ktorého tlak sa najprv zvýši v kompresorovej jednotke, potom sa ďalej zvýši jeho teplota výmenou tepla so spalinami vo výmenníku tepla, načo sa prúd plynného prostredia vedie prípadne cez spaľovaciu komoru do aspoň jednej hnacej turbíny kompresorov a nakoniec prúdi pri mierne vyššom tlaku smerom k plynovej hnacej turbíne elektrického generátora, pričom ešte pred vtokom do nej alebo až po prietoku touto plynovou hnacou turbínou elektrického generátora prúdi ako oxidačné činidlo palivovým článkom zaradeným v otvorenom okruhu.

Použitím tohto palivového článku sa môže dosiahnuť ďalšie zvýšenie účinnosti s rovnakým množstvom vzduchu a s mierne nižšou spotrebou paliva v spaľovacej komore.

To je spôsobené využitím odpadového tepla vznikajúceho v palivovom článku na zvýšenie tepelného obsahu spaľovacej komory. Ak sa použije vysokoteplotný palivový článok (rádovo 1000 °C), ako je napríklad palivový článok s tuhým oxidom, môže sa spaľovacia komora plynovej hnacej turbíny elektrického generátora stať vlastne zbytočnou. Jednosmerný elektrický prúd z palivového článku sa môže použiť priamo ako jednosmerný elektrický prúd alebo sa môže premeniť na striedavý elektrický prúd. Tretia možnosť spočíva v tom, že sa jednosmerný prúd privádza priamo do elektrického generátora.

Súčasťami opísaného zariadenia sú samé osebe známe turbíny, takže na zostavenie zariadenia podľa vynálezu možno použiť už priemyselne vyvinuté zariadenia. Vzhľadom na vysokú účinnosť zariadenia podľa vynálezu sa znižuje znečistenie okolitého ovzdušia oxidom uhličitým o rádovo jednu polovicu v porovnaní so známymi obdobnými zariadeniami, ako sú motory s vnútorným spaľovaním, zariadenia zahŕňajúce kotol a parnú turbínu a bežné plynové turbíny. Pokiaľ ide o emisiu oxidov dusíka ΝΟχ, možno dosiahnuť zníženie o viac ako 50 %. V tejto súvislosti nebola vzatá do úvahy možnosť zníženia znečistenia ovzdušia, keby sa zariadenie podľa vynálezu použilo v tepelných a elektrárenských zariadeniach (celkový energetický koncept).

Z hľadiska spôsobu a použitia v zariadení podľa vynálezu sú vhodné predovšetkým dva typy palivových článkov. Prvý typ je takzvaný palivový článok s roztaveným uhličitanom a pracovnou teplotou približne 650 °C. Druhým typom je takzvaný palivový článok s kyselinou fosforečnou s pracovnou teplotou približne 200 °C. Rovnako možno použiť palivový článok s pevným oxidom s pracovnou teplotu približne 1000 °C. O týchto typoch palivových článkov pojednávajú publikácie 1. H. A. Liebbavsky a E. J. Caima, Fuel Cells and Fuel Batteries, Wiley and Son, New York (1968), kap. 12, str. 524-554, 2. A.J. Appleby a F.R. Foulkes, Fuel Celí Handbook, VanNostrand Reinholt, New York (1989), 3. Supramanian Srinivesen, Joumal of the Electrochemical Society, 136 (2), február 1989, str. 410 -480.

Umiestnenie palivového článku v otvorenom okruhu je výhodné medzi hnacou turbínou kompresorov a plynovou hnacou turbínou elektrického generátora.

Taktiež je možné umiestniť palivový článok ďalej v smere prúdenia prúdu plynného prostredia, dokonca aj až za plynovú hnaciu turbínu elektrického generátora. Rovnako je možné umiestniť palivový článok hnacej turbíne kompresorov a dokonca ešte viac vpredu v otvorenom okruhu.

Patentový spis Spojených štátov amerických č. 4 897 723 sa týka palivového článku s kyselinou fosforečnou v kombinácii s reformačným zariadením, ktorý dodáva plynnú zmes do turbíny poháňajúcej kompresorovú jednotku. Palivový článok sa chladí kvapkami vody a vstrekovanou vodnou hmlou kvôli zvýšeniu jeho výkonu. Tento patentový spis nepredvída plynovú turbínu s výmenníkom tepla využívajúcim teplo spalín na zvýšenie teploty stlačenej plynnej zmesi.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je znázornený na výkresoch, kde obr. 1 až obr. 6 znázorňujú rôzne vyhotovenia zariadenia podľa predloženého vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V zariadení znázornenom na obr. 1 až obr. 5 sa potrubím 1 privádza prúd plynného prostredia, napríklad vzduchu. Tento prúd plynného prostredia prúdi otvoreným okruhom začínajúcim kompresorovou jednotkou 2, ktorá v tomto prípade zahŕňa nízkotlakový kompresor Cl a vysokotlakový kompresor C2, ktoré sú navzájom spojené spojovacím potrubím 3. Do tohto spojovacieho potrubia 3 je vradený výmenník ΠΙ tepla ako bežný medzichladič. Kompresorová jednotka 2 je poháňaná hnacou turbínou 4 kompresorov, ktorá je v tomto prípade vytvorená ako spoločná obom kompresorom Cl a C2 kompresorovej jednotky 2. Rovnako je možné poháňať každý z kompresorov Cl a C2 samostatnou turbínou.

Do otvoreného okruhu je vradený výmenník 1 tepla zužitkujúci teplo spalín a spojený potrubím 5 s plynovou hnacou turbínou 6 elektrického generátora 14 na výrobu elektrickej energie. Vysokotlakový kompresor C2 je spojený potrubím 7 s výmenníkom I tepla a prúd plynného prostredia, ktorý sa v ňom zohrieva, potom prúdi vyhotovením podľa obr. 1,2 a 4, potrubím 8 do hnacej turbíny 4 kompresorov. Po prietoku touto hnacou turbínou4 kompresorov je prúd plynného prostredia, ktorého teplota sa znížila, vedený vo vyhotovení podľa obr. 1 potrubím 9 do palivového článku 10, kde ako oxidačné činidlo zásobuje katódu palivového článku 10. Prúd plynného prostredia, ktorého teplota sa mierne zvýšila, potom prúdi potrubím 11 do spaľovacej komory 12, ktorá je tiež opatrená prívodom 13 vyhoretého paliva, ako bude ďalej vysvetlené.

Ako alternatívne riešenie je na výkrese čiarkované znázornené umiestnenie palivového článku 10 za plynovou hnacou turbínou 6 elektrického generátora v smere prúdenia prúdu plynného prostredia. Spojovacie potrubie je potom nutné príslušne upraviť. Ďalší opis vynálezu sa rovnako týka aj tohto variantu. Zvláštne výhody takto umiestneného palivového článku 10 sú tieto:

regulácia tlaku je jednoduchšia,

- je možné vypustiť výmenník Π tepla.

Vo vyhotovení podľa obr. 1 až 4 je použitý palivový článok 10 typu s roztaveným uhličitanom. Tento palivový článok 10 má elektrickú účinnosť približne 55 % a anóda je opatrená prívodom 15 paliva, t. j. redukčného činidla, ako je napríklad plyn bohatý na vodík. Pri takzvanom reformnom variante je však možné ako palivo použiť aj priamo zemný plyn. Ako konečný produkt tohto palivového článku 10 sa získava jednosmerný prúd na svorkách 16.

Na výkresoch sú rovnako znázornené tri ďalšie výmenníky Π, IV, a V tepla. Výmenník Π tepla je umiestnený v poslednom úseku odvádzacieho potrubia 17, z výmenníka I tepla zúžitkuje takto ďalší podiel tepla prítomného v potrubí 18 otvoreného okruhu. Výmenník IV tepla (obr. 1) sa zapája alebo vyraďuje uzatváracím ventilom 19. V jednej polohe uzatváracieho ventilu 19 je prúd plynného prostredia vedený priamo do palivového článku 10 z hnacej turbíny 4 kompresorov potrubím 9. V druhej polohe uzatváracieho ventilu 19 je prúd plynného prostredia alebo jeho časť vedená výmenníkom IV tepla s cieľom zahriatia alebo ochladenia prúdu plynného prostredia, čo je niekedy potrebné. Výmenník V tepla slúži na ohrev paliva privádzaného potrubím 15.

V prípade, že sa použije palivový článok s roztaveným uhličitanom, by mal prúd plynného prostredia privádzaný na katódu obsahovať vzduch s dostatočným množstvom oxidu uhličitého CCb. Za týchto podmienok je najlepším riešením recyklovanie oxidu uhličitého v opisovanej sústave. To je možné uskutočniť použitím techniky takzvanej selektívnej separácie, napríklad zaradením membrán 30 do potrubí 5, 17 alebo 18 a recyklovanim vodnej pary v potrubí 18 na oddelenie vody za výmenníkom Π tepla na zvýšenie pomerného podielu inertného plynu. Na obr. 1 až 4 je zakreslené odbočené potrubie 18', do ktorého sú vstavené regulačný ventil 23 a výmenník VI tepla, ako schematické znázornenie tejto recyklácie. Pri použití iných druhov paliva sa také prídavné potrubie nepoužíva, pozri obr. 5 a 6. Odstredivý kompresor 24 slúži na vytváranie hmly paliva.

Na obr. 2 je znázornený pomocný horák 20 v odbočnom potrubí 11' z potrubia 11 vedúceho do plynovej hnacej turbíny 6 elektrického generátora, pričom tento horák 20 slúži na to, aby sa prúd plynného prostredia pripadne ešte viac zohrial teplom získaným spaľovaním uvedeného vyhoretého paliva privádzaného jednou z vetiev potrubia 13 od anódy použitého palivového článku 10. Toto vyhoreté palivo obsahuje napríklad 15 % vodíka a ďalej oxid uhličitý, vodnú paru a dusik, takže je k dispozícii ešte stále významná časť jeho výhrevnosti. Okrem toho má vyhoreté palivo značnú teplotu. Je preto možné toto plynné vyhoreté palivo použiť v spaľovacej komore 12 alebo v pomocnom horáku 20 (obr. 2 až 4) alebo ho možno vracať späť do úseku prípravy paliva. Obvykle je do potrubia 15 zaradené čistiace zariadenie 21. V spaľovacej komore 12 môže byť nadbytok vodíka, ktorého zdrojom je vyhoreté palivo privádzané potrubím 13. Aby sa v spaľovacej komore 12 dosiahlo dokonalé spaľovanie, je možné potrubím 22 do nej privádzať ďalší vzduch z nízkotlakového kompresora Cl. Alternatívne je možno časť paliva (okrem iného i vyhoretého paliva) použiť na zlepšenie akosti paliva privádzaného potrubím 15 (napríklad reformovaním vodnou parou). Pretože sa časť oxidu uhličitého recykluje priamo k anóde, bude prúd plynného prostredia vedený odbočeným potrubím 18' značne menší.

Na obr. 3 je znázornené vyhotovenie, v ktorom je na zlepšenie termodynamiky sústavy pomocný horák 20 premiestnený do oblasti vyššieho tlaku (napríklad 885 kPa) v potrubí 8 a používa sa na zohriatie vzduchu napríklad na 850 “C pred hnacou turbínou 4 kompresorov. To má za následok, že teplota za touto hnacou turbínou 4 kompresorov je napríklad 620 °C, ako sa to požaduje v palivovom článku s roztaveným uhličitanom. Súčasne sa zníži tlak napríklad na 290 kPa. Aby sa časť vyhoretého paliva previedla na vyššiu tlakovú hladinu, je usporiadaný kompresor 24, za ktorým nasleduje ďalší chladič 28, v ktorom sa plyn ochladí z teploty 677 °C na 30 °C.

V zariadení podľa obr. 4 je palivový článok 10 začlenený do vysokotlakového úseku (približne 900 kPa) otvoreného okruhu. Časť vyhoretého paliva z anódy palivového článku 10 je odvádzaná potrubím 13 do pomocného horáka 20 vrodeného do potrubia 8' odvádzajúceho prúd oxidačného činidla od katódy palivového článku 10.

Vo vyhotovení podľa obr. 5 je použitý' palivový článok 10 s kyselinou fosforečnou majúci pracovnú teplotu 200 °C. Palivový článok 10 je umiestnený v nízkotlakovom úseku otvoreného okruhu v potrubí 9 napojenom na hnaciu turbínu 4 kompresorov. Teplota na výstupe z tejto hnacej turbíny 4 kompresorov (napríklad 470 °C) sa musí v chladiči-výmenníku VII tepla znížiť na 200 °C. V praxi budú obidva výmenníky V a VII združené do jedinej jednotky. Pretože palivový článok nedovoľuje vnútorné reformovanie, musí byť palivom privádzaným potrubím 15 plyn bohatý na vodík. Na obr. 6 je znázornené vyhotovenie, kde je palivový článok 10 vrodený do otvoreného okruhu za nízkotlakovým kompresorom Cl a za ďalším horákom 29, v ktorom teplota prúdu plynného prostredia sa zvýši zo 127 °C na 200 °C.

Je treba poznamenať, že miesto palivového článku 10 typu s roztaveným uhličitanom alebo s kyselinou fosforečnou je možno použiť i palivový článok 10 typu s tuhým oxidom. V pomerne chladných úsekoch otvoreného okruhu blízko kompresorov Cl, Cl a medzichladiča, ako i pomerne chladných odťahových potrubiach 17, 18 za výmenníkom I tepla je možno použiť nízkotlakové palivové články, ako sú alkalické palivové články a polymérové palivové články. Popis všetkých týchto palivových článkov je možno nájsť v uvedenej literatúre.

Opisovaný otvorený okruh zahŕňa jeden alebo niekoľko odstredivých kompresorov 24, ktorých úlohou je zvýšiť tlak v určitých úsekoch otvoreného úseku alebo vstrekovať palivo do spaľovacej komory 12. Taký odstredivý kompresor však nie je potrebný pri všetkých opísaných variantoch zariadení podľa vynálezu.

Zariadenie podľa vynálezu sa uvádza do chodu naštartovaním motora 25 napojeného cez spojku 26 na kompresorovú jednotku 2. Tým dosiahne rýchlosť otáčania kompresorov Cl a C2 približne 29 % svojej prevádzkovej hodnoty. Potom sa iskrou neznázomenej zapaľovacej sviečky zapáli palivo v neznázomenej dýze horáka vnútri spaľovacej komory 12, do ktorej sa privádza palivo potrubím27. Elektrický generátor 14 sa prifázuje na sieť, načo sa zvýši teplota v plynovej hnacej turbíne 6 elektrického generátora.

Je treba podotknúť, že zariadenie podľa vynálezu môže tiež tvoriť časť tepelnej elektrárne (celkový energetický systém) a že plyny z potrubia 18 je možné dodávať do skleníkov na zvýšenie asimilácie oxidu uhličitého tam pestovanými rastlinami.

V nasledujúcej tabuľke je uvedený rad údajov imaginárneho zariadenia podľa vynálezu znázornených na obr. 1, ktoré sa týkajú množstva prúdu plynného prostredia prúdiaceho otvoreným okruhom za časovú jednotku, teplôt a tlaku na vstupe a výstupe pri jednotlivých kompresoroch Cl, C2 a hnacej turbíny 4 kompresorov, palivových článkov a plynovej hnacej turbíny 6 elektrického generátora.

Tabuľka

účatf zariadenia	teplote ’C	äakkPi	prietokové mnažitvc kg.h‘¹
plynné prostredie (vzduch)	15	100	20.000
nízkotlakový kompreeor	15 135	100 300
výmenník III tepla	135 25	300
vysokotlakový kompresor	75 155	300 BOD
výmenník 1 tep la	155 700	900
hnacia turbína kompreawov	700 470	900 25C
výmenník iv tepla	470 620	250	odvádzaný vyton. kW
palivový fiinok * roztaveným uhličitanom	520 670	250	3,750
apalovada komora	67C 950	250
hnacia turbína elektrického	950	250	1.250
generátora	750	100
výmemlk l tepla	750 250	1 DO

Typickí hodnota úänn«t syitému. 57%

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby elektrickej energie používajúci prúd plynného prostredia, ktorý je vedený v otvorenom okruhu najskôr aspoň jednou kompresorovou jednotkou a potom plynovou turbínou, aby potom opúšťal otvorený okruh cez výmenník tepla využívajúci jeho tepelný obsah, vyznačujúci sa t ý m , žc prúd plynného prostredia, ktorý je v stlačenom stave, sa vedie aspoň jedným výmenníkom tepla, využívajúcim teplo odpadových plynov na zvýšenie teploty prúdu plynného prostredia, a potom prúdi aspoň jednou hnacou turbínou kompresorov kompresorovej jednotky pri uvoľnení energie, pričom prúd plynného prostredia v otvorenom okruhu sa pred odovzdaním svojej kinetickej energie v plynovej turbíne vedie ako oxidačné činidlo do palivového článku, v ktorom pôsobením tohto prúdu plynného prostredia na privádzané palivo, t j. na redukčné činidlo, vzniká elektrická energia.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že prúd plynného prostredia otvoreného okruhu sa privádza do palivového článku až po odovzdaní svojej kinetickej energie v plynovej turbíne.
3. Spôsob podľa nároku la 2, vyznačujúci sa t ý m , že prúd plynného prostredia v otvorenom okruhu sa vedie aspoň jedným ďalším 'výmenníkom tepla na úpravu jeho teploty na dosiahnutie optimálnej účinnosti.
4. Spôsob podľa nároku laž 3, vyznačujúci sa t ý m , že prúd plynného prostredia je vzduch a do palivového článku sa ako palivo privádza plyn bohatý na vodík vyrobený napríklad zo zemného plynu reformovaním vodnou parou.
5. Spôsob podľa nároku laž 4, vyznačujúci sa t ý m , že sa jednosmerný elektrický prúd vyvíjaný v palivovom článku privádza do elektrického generátora spriahnutého s plynovou hnacou turbínou generátora.
6. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa nárokov 1 až 4 na výrobu elektrickej energie z prúdu plynného prostredia pozostávajúceho z paliva a stlačeného vzduchu, pričom zariadenie zahŕňa otvorený okruh prúdu plynného prostredia pozostávajúci z hnacej turbíny elektrického generátora mechanicky s ním spriahnutej, z aspoň jedného kompresora spriahnutého s hnacou turbínou kompresorov, na stláčanie prúdu plynného prostredia, a z výmenníka tepla, do ktorého sa jednak privádzajú výfukové plyny z plynovej hnacej turbíny elektrického generátora a jednak stlačený vzduch okolitého vzduchu, vyznačujúce sa tým, že otvorený okruh prúdu plynného prostredia zahŕňa aspoň jeden palivový článok (10), ktorého katóda je umiestnená v prúde plynného prostredia a anódaje spojená so zdrojom paliva.
7. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa t ý m , že hnacia turbína (6) elektrického generátora je dostredivého typu s jediným prietokom.
8. Zariadenie podľa nároku 6a 7, vyznačujúce sa tým, že palivový článok (10) je typu s roztaveným uhličitanom.
9. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že anóda palivového článku (10) je spojenásprivodnýmpotrubím(15) zemného plynu.
10. Zariadenie podľa nárokov 6a 7, vyznačujúce sa t ý m , že palivový článok (10) je článok typu s kyselinou fosforečnou.
11. Zariadenie podľa nárokov 8ažl0, vyznačujúce sa tým , že v otvorenom okruhu je zaradený pomocný horák (20) napojený na prívodné potrubie (13) vyhoretého paliva, ktorým sa od anódy palivového článku (10) privádza vyhoreté palivo do pomocného horáka (20).
12. Zariadenie podľa nárokov 6ažl0, vyznačujúce sa tým , že v otvorenom okruhu j e zaradená spaľovacia komora (12) napojená na prívodné potrubie (13) vyhoretého paliva, ktorým sa od anódy palivového článku (10) privádza vyhoreté palivo do spaľovacej komory (12).
13. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým , žc palivový článok (10) je zaradený za hnaciu turbínu (6) elektrického generátora.
14. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že palivový článok (10) je zaradený medzi kompresorovú jednotku (2) a aspoň jednu hnaciu turbínu (4) kompresorov.
15. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že palivový článok (10) je zaradený pred výmenník (1) tepla, do ktorého sa privádzajú výfukové plyny z plynovej hnacej turbíny (6) elektrického generátora.
16. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že kompresorová jednotka (2) zahŕňa nízkotlakový kompresor (Cl) a vysokotlakový kompresor (C2) a palivový článok je v otvorenom okruhu zaradený medzi nízkotlakovým kompresorom (Cl) a vysokotlakovým kompresorom (C2).
17. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že zahŕňa pomocný horák (20) umiestnený pred palivovým článkom (10).
18. Zariadenie podľa nároku 17, vy z n a čujúce sa tým, že palivový článok (10) je zaradený v otvorenom okruhu za plynovú hnaciu turbínu (6) elektrického generátora.
19. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že palivový článok (10) je zaradený v otvorenom okruhu za výmenníkom (1) tepla, do ktorého sa privádzajú výfukové plyny z plynovej hnacej turbíny (6) elektrického generátora.