Koncepční studie miniaturizace palivového článku pro podvodní sondu
Loading...
Date
Authors
Röder, Dominik
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Hranická propast je, s předpokládanou hloubkou 1 km, nejhlubší propastí světa. Jejího dna se však ještě nepodařilo dosáhnou žádným z dostupných konvenčních prostředků. Kabelové nebo bateriové napájení malých podvodních sond však mají svá omezení. Pomoct ve splnění tohoto cíle by pak mohla pomoct integrace vodíkových palivových článků do průzkumné podvodní sondy Argo, aktuálně vyvíjené studentským týmem strojLAB na VUT v Brně. Palivové články jsou aktuálně hojně diskutovaným a perspektivním zdrojem napájení, především kvůli celosvětové snaze o snížení emisí CO2. Tato bakalářská práce se zabývá detailním srovnáním palivových článků s důrazem na možné použití v malé podvodní sondě. Taktéž byla popsána možná řešení pro skladování vodíku a kyslíku v těchto sondách. Byla provedena koncepční studie integrace vhodného palivového článku do sondy Argo, zahrnující výběr palivového článku, popis jeho komponent a výpočet množství reaktantů, potřebných pro splnění cílů mise. Byl proveden výběr skladování reaktantů a navrženy vhodné velikosti zásobníků, přičemž největší důraz byl kladen na za-chování co nejmenších rozměrů podvodní sondy. Dále byl proveden návrh vhodného uspořádání klíčových systému palivového článku v sondě tak, aby nebyla ohrožena rovnováha během mise. Tato práce přispívá k rozvoji nových technologií v oblasti podvodního průzkumu a nabízí perspektivy pro budoucí aplikace vodíkových článků.
The Hranice Abyss, with an estimated depth of 1 km, is the deepest abyss in the world. However, no conventional means have yet managed to reach its bottom. The cable or battery power of small underwater probes has its limitations. The integration of hydrogen fuel cells into the Argo underwater exploration probe, currently being developed by the strojLAB student team at the Brno University of Technology, could help achieve this goal. Fuel cells are currently a widely discussed and promising power source, primarily due to the global effort to reduce CO2 emissions. This bachelor's thesis deals with a detailed comparison of fuel cells with an emphasis on their possible use in a small underwater probe. Possible solutions for hydrogen and oxygen storage in these probes were also described. A conceptual study was conducted on the integration of a suitable fuel cell into the Argo probe, including the selection of the fuel cell, a description of its components, and the calculation of the number of reactants needed to achieve the mission objectives. The selection of reactant storage and the design of suitable tank sizes were made, with the greatest emphasis placed on maintaining the smallest possible dimensions of the underwater probe. Furthermore, a design of the appropriate arrangement of the key fuel cell systems in the probe was carried out so that the balance during the mission would not be compromised. This work contributes to the development of new technologies in the field of underwater exploration and offers prospects for future applications of hydrogen cells.
The Hranice Abyss, with an estimated depth of 1 km, is the deepest abyss in the world. However, no conventional means have yet managed to reach its bottom. The cable or battery power of small underwater probes has its limitations. The integration of hydrogen fuel cells into the Argo underwater exploration probe, currently being developed by the strojLAB student team at the Brno University of Technology, could help achieve this goal. Fuel cells are currently a widely discussed and promising power source, primarily due to the global effort to reduce CO2 emissions. This bachelor's thesis deals with a detailed comparison of fuel cells with an emphasis on their possible use in a small underwater probe. Possible solutions for hydrogen and oxygen storage in these probes were also described. A conceptual study was conducted on the integration of a suitable fuel cell into the Argo probe, including the selection of the fuel cell, a description of its components, and the calculation of the number of reactants needed to achieve the mission objectives. The selection of reactant storage and the design of suitable tank sizes were made, with the greatest emphasis placed on maintaining the smallest possible dimensions of the underwater probe. Furthermore, a design of the appropriate arrangement of the key fuel cell systems in the probe was carried out so that the balance during the mission would not be compromised. This work contributes to the development of new technologies in the field of underwater exploration and offers prospects for future applications of hydrogen cells.
Description
Citation
RÖDER, D. Koncepční studie miniaturizace palivového článku pro podvodní sondu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (předseda)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (místopředseda)
doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Skryja, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Lošák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-12
Defence
Student prezentoval závěrečnou práci. Obsah prezentace:
- motivace a cíle práce
- úvod k palivovým článkům a současný stav poznání
- koncepční studie k ponorce Argo: dílčí výsledky
- závěry a budoucí práce
Po prezentaci zodpověděl otázky oponenta práce a otázky položené členy komise.
- Dotaz na změnu rozměrů energie při použití hybridního systému. Zodpovězeno uspokojivě.
- Dotaz na srovnání spotřeby nutné pro stlačení H2 a O2. Zodpovězeno uspokojivě.
- Na jak dlouhou dobu se koncipovala výdrž baterie? Zodpovězeno uspokojivě.
- Dotaz na velikost sondy, pro kterou byl zdroj energie navrhován. Byla uvažována i jiná baterie? Zodpovězeno uspokojivě.
- Dotaz na odebíraný proud z použité ho zdroje. Cenu zařízení. Zodpovězeno částečně uspokojivě.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení