Zagadnienia związane z modelowaniem tlenkowych ogniw paliwowych nie doczekały się jeszcze w języku polskim dostępnych opracowań książkowych. Wiedza o nich jest rozproszona, a zwarte wydawnictwa angielskojęzyczne bardzo szczegółowe. W celu usystematyzowania wiedzy, zdecydowano się w tej pracy na przedstawienie wybranych aspektów w podręcznikowy sposób (dwa pierwsze rozdziały). W rozdziale pierwszym, przedstawiono ogólne informacje o budowie, rodzajach i zastosowaniach ogniw paliowych. Szerzej przybliżono historię rozwoju ogniw oraz nakreślono perspektywę ich zastosowań w ramach modnego obecnie kierunku rozwoju energetyki zwanego energetyką rozproszoną lub pro-konsumencką, a kończąc na omówieniem wybranych problemów konstrukcyjnych tlenkowych ogniw paliwowych (SOFC), które dalej pozostają podstawowym obiektem rozważań. W drugim rozdziale zatytułowanym „Podstawy termodynamiczne” omówiono podstawowe dla ogniw paliwowych pojęcia i wielkości. Omówiono równanie stanu czynnika roboczego. Zdefiniowano dla ogniwa paliwowego pojęcie pracy maksymalnej oraz maksymalnego napięcia oraz maksymalnej mocy. Encyklopedycznie omówiono kinetykę reakcji chemicznych oraz zjawiska dyfuzji w zakresie istotnym dla zjawisk zachodzących w tlenkowych ogniwach paliwowych. Trzeci rozdział pracy poświęcony jest omówieniu klasycznego modelu matematycznego ogniwa, którego najistotniejszą cechą jest konieczność wykorzystania zależności empirycznych opartych o dane doświadczalne. Ogranicza to w znaczny sposób możliwości wykorzystania klasycznego podejścia do modelowania poza zakresem dostępnych danych doświadczalnych, co zostało zobrazowane poprzez porównanie wyników obliczeń modelowych z wynikami pomiarów. Nowy model sposób modelowania tlenkowych ogniw paliwowych przedstawiono w rozdziale czwartym. Utworzono go przy założeniu, aby zminimalizować liczbę potrzebnych charakterystyk doświadczalnych, a wykorzystać przede wszystkim równania opisujące zachodzące w ogniwie zjawiska termodynamiczne, chemiczne i elektryczne. Rozdział piąty pracy poświęcony jest dyskusji nowego podejścia do modelowania, w którym przedstawiono wyniki walidacji modelu oraz przykłady zastosowań do optymalizacji zarówno parametrów konstrukcyjnych jak i eksploatacyjnych. Podjęto próbę także analizy parametrycznej ogniwa oraz rozwinięcia modelu od modelu zero do jednowymiarowego. Zupełnie inny model ogniwa zawiera rozdział szósty, opary o aproksymację danych pomiarowych przy pomocy sztucznych sieci neuronowych, gdzie ogniwo traktowane jest jako czarna skrzynka o rejestrowanych wejściach i wyjściach. Zaprezentowano także model nazwany hybrydowym, w którym do zmniejszenia liczby wejść wykorzystano znane zależności analityczne. Przestawiono wyniki analizy skuteczność algorytmów uczenia sieci. W rozdziale siódmym w oparciu o różniczkowe równanie bilansu masy oraz energii przedstawiono zagadnienia modelowania procesów nieustalonych, jakie mogą zachodzić w ogniwie, w tym takie jak zmiana obciążenia, rozruch, odstawienie wybrane stany awaryjne. W rozdziale ósmym przedstawiono wyniki uzyskane dla modelowania układów hybrydowych. Z pracą ogniwa paliwowego w układzie energetycznym związana była także praca doktorska autora, dlatego też w rozdziale tym omówione zagadnienia zostały zmarginalizowane do niezbędnego minimum i główną uwagę skupiono na zagadnieniach nieporuszanych w wcześniej, tj. dotyczących poszukiwania optymalnego sterowania pracą układu hybrydowego z ogniwem paliwowym. Literatura tematu w przeważającej większości jest anglojęzyczna, często zatem napotyka się na trudności w tłumaczeniu niektórych bardzo często występujących zwrotów na język polski, np. „current collector”, „steam reforming”, „carbon deposition”, „manifold”, „housing” i in. Z tego też powodu zdecydowano się na nietłumaczenie źródłowych rysunków i wykresów anglojęzycznych, a w celu ujednolicenia pracy, własne rysunki i wykresy także przedstawiono w wersji anglojęzycznej. Autor z góry przeprasza za wszelkiego rodzaju niejednoznaczności pojawiające się w teksie pracy wynikające z pojęć trudno tłumaczalnych na język polski.
The modeling of Solid Oxide Fuel Cells has yet to receive due coverage in Polish language books. Knowledge is dispersed and compact English-language publishing very detailed. In order to systematize the scientific knowledge available, it was decided in this study to present certain aspects in a handbook format (the first two chapters). Chapter three features a discussion of the classical mathematical model of the SOFC, which uses empirical relationships based on experimental data. This severely reduces the possibility of applying the approach to modeling fuel cell parameters that lie outside the available experimental data, as is illustrated by comparing the results of model calculations of the measurement results. A new model of a solid oxide fuel cell is presented in chapter four. The model was created with the minimum number of necessary factors and based mainly on equations describing the phenomena occurring in the fuel cell: thermodynamic, chemical and electrical properties. The validation of the model and examples of applications (both design point and off-design operation) are shown in chapter five. Chapter six shows the use of artificial neural networks in SOFC behavior modeling, whereas chapter seven shows transient modeling issues that may occur in SOFC, including load change, start-up, shutdown and selected emergency scenarios. Operation of the SOFC in the hybrid system is presented in chapter eight, but as the author’s doctoral dissertation was on closely-related issues, this chapter discusses them in passing with the main attention being on issues not covered previously, such as the search for an optimum hybrid system to control fuel cell operation.