Brændselscelle på hydrogen: Beskrivelse, karakteristika, driftsprincippet, foto. Hyde: Sådan åbner du et gammelt arsenal og hvor man skal kigge efter brændstofceller - Horizon: Zea Dawn

Fordele ved brændselsceller / celler

Brændselscellen / cellen er en enhed, som effektivt producerer direkte strøm og varme fra hydrogenrigt brændstof ved elektro kemisk reaktion.

Brændselscellen svarer til batteriet i det faktum, at den producerer direkte strøm ved kemisk reaktion. Brændselscellen indbefatter anode, katode og elektrolyt. Imidlertid i modsætning til batterier, brændstofelementer/ Celler kan ikke akkumulere elektrisk energi, ikke udledning og kræver ikke elektricitet til genopladning. Brændselsceller / celler kan konstant producere elektricitet, indtil de har brændstof og luftbeholdning.

I modsætning til andre elgeneratorer, såsom motorer forbrænding Eller turbiner, der opererer på gas, kul, brændselsolie osv., Brændselsceller / celler brænder ikke brændstof. Det betyder, at fraværet af støjende rotorer af højt tryk, høj lyd, når udstødning, vibrationer. Brændselsceller / celler producerer elektricitet ved lydløs elektrokemisk reaktion. Et andet træk ved brændselscellerne / cellerne er, at de konverterer brændstofens kemiske energi direkte til elektricitet, varme og vand.

Brændselsceller er yderst effektive og producerer ikke en stor mængde drivhusgasser, såsom kuldioxid, methan og nitrogenoxid. Det eneste produkt af emissionen under drift er vand i form af damp og en lille mængde kuldioxid, som slet ikke skiller sig ud, hvis rent hydrogen bruges som brændstof. Brændselsceller / celler opsamles i samling og derefter i separate funktionelle moduler.

Historien om udvikling af brændselsceller / celler

I 1950'erne og 1960'erne blev en af \u200b\u200bde mest ansvarlige opgaver for brændselsceller født af behovet for National Aeronautics and Space Space Research (NASA) i energikilder til langsigtede rummissioner. Alkalisk brændselscelle / celle NASA bruger hydrogen og oxygen som brændstof, der forbinder disse to kemisk element. I en elektrokemisk reaktion. Ved udgangen, tre nyttige reaktionsbiprodukter, der er nyttige i rumflyvningen - elektricitet til at drive rumfartøjet, vand til drikkevarer og kølesystemer og varme til opvarmning af astronauter.

Åbning af brændselsceller vedrører begyndelsen af \u200b\u200bXIX. århundrede. Det første vidnesbyrd om effekten af \u200b\u200bbrændselsceller blev opnået i 1838.

I slutningen af \u200b\u200b1930'erne skal arbejdet med brændselscellerne med en alkalisk elektrolyt, og i 1939 blev et element ved anvendelse af nikkelplettede højtrykselektroder konstrueret. Under anden verdenskrig er brændselsceller / celler til ubåde af den britiske flåde udviklet, og i 1958 præsenteres en brændselsaggregat, der består af alkaliske brændselsceller / celler med en diameter på lidt over 25 cm.

Renterne steg i 1950-1960, såvel som i 1980'erne, da Industrial World oplevede en mangel på oliebrændstof. I samme periode har verdenslandene også bekymrede over problemet med luftforurening og overvejet metoder til miljøvenlig elektricitet. I øjeblikket oplever teknologien til produktion af brændselsceller / celler scenen med hurtig udvikling.

Princippet om drift af brændselsceller / celler

Brændselsceller / celler producerer elektricitet og varme på grund af den ukorrekte elektrokemiske reaktion ved anvendelse af elektrolyt, katode og anode.

Anode og katode adskilles af elektrolytledende protoner. Efter at hydrogenet går på anoden, og oxygenet på katoden begynder den kemiske reaktion, som et resultat af hvilken elektrisk strøm, varme og vand genereres.

På katalysatorens anode dissocierer molekylære hydrogen og taber elektroner. Hydrogenioner (protoner) udføres gennem elektrolytten til katoden, mens elektroner sendes ved elektrolyt og passere gennem den eksterne elektrisk kæde., skaber en konstant strøm, der kan bruges til at drive udstyret. På katalysatoren af \u200b\u200bkatalyoden af \u200b\u200boxygenmolekylet er forbundet med elektronen (som tilføres af ekstern kommunikation) og proponentprotonen og danner vand, hvilket er det eneste reaktionsprodukt (som en damp og / eller væske).

Nedenfor er en tilsvarende reaktion:

Reaktion på anoden: 2H2 \u003d\u003e 4H + + 4e -
Reaktion på katoden: O 2 + 4H + + 4e - \u003d\u003e 2H20
Total elementreaktion: 2H2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Typer og sorter af brændselsceller / celler

Som eksistens. forskellige typer Interne forbrændingsmotorer eksisterer forskellige typer brændselsceller - valget af en passende type brændselscelle afhænger af dets anvendelse.

Brændselsceller er opdelt i høj temperatur og lav temperatur. Lavtemperatur brændselsceller kræver relativt rent hydrogen som brændstof. Dette betyder ofte, at behandling af brændstof er påkrævet for at omdanne primært brændstof (såsom naturgas) i rent hydrogen. Denne proces forbruger yderligere energi og kræver specielt udstyr. Højtemperatur brændselsceller har ikke brug for denne yderligere procedure, da de kan udføre brændstofets "interne transformation" ved forhøjede temperaturer, hvilket betyder, at manglen på behovet for at investere i hydrogeninfrastrukturen.

Brændselsceller / celler på smelten af \u200b\u200bcarbonat (RTE)

Brændselselementer med smeltet carbonat-elektrolyt er høje temperatur-brændselsceller. Høj driftstemperatur giver dig mulighed for direkte at bruge naturgas uden brændstofprocessor og brændstofgas med lav brændværdi af brændstof produktionsprocesser. og fra andre kilder.

RTE-driften adskiller sig fra andre brændselsceller. Disse elementer bruger elektrolytten fra blandingen af \u200b\u200bsmeltede carbonatsalte. I øjeblikket anvendes to typer blandinger: lithiumcarbonat og kaliumcarbonat eller lithiumcarbonat og natriumcarbonat. Til smeltecarbonatsalte og resultater høj grad Mobiliteten af \u200b\u200bionerne i elektrolytten, driften af \u200b\u200bbrændselsceller med smeltet carbonat-elektrolyt forekommer ved høje temperaturer (650 ° C). Effektiviteten varierer inden for 60-80%.

Når de opvarmes til en temperatur på 650 ° C, bliver salterne en leder til carbonationer (CO 3 2-). Disse ioner passerer fra katoden til anoden, hvor der er en union med hydrogen med dannelse af vand, kuldioxid og frie elektroner. Disse elektroner er rettet langs et eksternt elektrisk kredsløb tilbage til katoden, mens den elektriske strøm genereres, og varmen som et biprodukt.

Reaktion på anoden: CO 3 2- + H2 \u003d\u003e H20 + CO 2 + 2E -
Katodreaktion: CO 2 + 1 / 2O2 + 2e - \u003d\u003e CO 3 2-
Total elementreaktion: H2 (g) + 1 / 2O2 (g) + CO2 (katode) \u003d\u003e H20 (g) + CO 2 (anode)

Høje driftstemperaturer af brændselsceller med smeltet carbonat-elektrolyt har visse fordele. Ved høje temperaturer er der en intern reform af naturgas, hvilket eliminerer behovet for at bruge brændstofprocessoren. Derudover kan blandt fordelene skyldes brugen af \u200b\u200bstandardstrukturmaterialer, såsom ark rustfrit stål og nikkelkatalysator på elektroder. Side Varm kan bruges til at generere højtryksdamp til forskellige industrielle og kommercielle formål.

Høje reaktionstemperaturer i elektrolyt har også deres fordele. Brugen af \u200b\u200bhøje temperaturer kræver betydelig tid for at opnå optimale arbejdsvilkår, mens systemet reagerer langsommere for ændringer i energiforbruget. Disse egenskaber giver dig mulighed for at bruge installationer på brændselsceller med smeltet carbonat-elektrolyt under konstante effektbetingelser. Høje temperaturer forhindrer beskadigelse af carbonoxidbrændselscellen.

Brændselsceller med smeltet carbonat-elektrolyt er egnede til anvendelse i store stationære installationer. Varmekraftværker med en output elektrisk effekt på 3,0 MW er industrielt tilgængelige. Installationer udvikles op til 110 MW.

Brændselsceller / celler baseret på phosphorsyre (FTE)

Brændselsceller baseret på phosphors (orthophosphorisk) syre blev de første brændstofelementer til kommerciel brug.

Brændselscellerne baseret på phosphorsyre (orthophosphorøs) syreanvendelse elektrolyt baseret på orthophosphorsyre (H3P04) med en koncentration på op til 100%. Ionisk ledningsevne af orthophosphorsyre er lav lave temperaturer.Af denne grund anvendes disse brændselsceller ved temperaturer op til 150-220 ° C.

Ladningsbæreren i brændselsceller denne type er hydrogen (H +, proton). En lignende proces forekommer i brændselsceller med en protonudvekslingsmembran, hvor hydrogen, der leveres til anoden, er opdelt i protoner og elektroner. Protoner passerer gennem elektrolyt og kombinerer med oxygen opnået fra luft, på en katode med vanddannelse. Elektroner sendes langs et eksternt elektrisk kredsløb, den elektriske strøm genereres. Nedenfor er reaktioner, som et resultat af hvilken elektrisk strøm og varme genereret.

Reaktion på anoden: 2H2 \u003d\u003e 4H + + 4e -
Reaktion ved katoden: O 2 (g) + 4H + + 4e - \u003d\u003e 2 H20
Total elementreaktion: 2H2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Effektiviteten af \u200b\u200bbrændselsceller baseret på phosphors (orthophosphorisk) syre er mere end 40% ved generering af elektrisk energi. Med den kombinerede produktion af termisk og elektrisk energi er den samlede effektivitet ca. 85%. Desuden kan sidevarmen i betragtning af driftstemperaturerne anvendes til at opvarme vandet og generere et par atmosfærisk tryk.

Høj produktivitet af termophyte (orthophosphoriske) syrebrændselsceller på den kombinerede produktion af termisk og elektrisk energi er en af \u200b\u200bfordelene ved denne type brændselscelle. I installationerne anvendes carbonmonoxid med en koncentration på ca. 1,5%, hvilket signifikant udvider muligheden for at vælge brændstof. Derudover påvirker CO 2 ikke elektrolytten og driften af \u200b\u200bbrændselscellen, denne type elementer arbejder med et reformeret naturligt brændstof. Simpelt design., Lav grad af volatilitet af elektrolyt og øget stabilitet er også fordelene ved denne type brændselsceller.

Varme- og kraftværker med en output elektrisk strøm på op til 500 kW er fremstillet. Installationer til 11 MW passerede de relevante tests. Installationer udvikles med en udgangseffekt op til 100 MW.

Faste oxidbrændselsceller / celler (TOTO)

De faste oxidbrændselsceller er brændselsceller med den højeste driftstemperatur. Arbejdstemperatur Det kan variere fra 600 ° C til 1000 ° C, hvilket tillader brug af forskellige typer brændstof uden speciel prepting.. For at arbejde med sådanne høje temperaturer er den anvendte elektrolyt et tyndt fast metaloxid på keramisk basis, ofte legeringen af \u200b\u200byttrium og zirconium, som er en explorer af oxygenioner (O 2-).

Den faste elektrolyt tilvejebringer en hermetisk gasovergang fra en elektrode til en anden, medens flydende elektrolytter er placeret i et porøst substrat. Ladelholderen i brændselscellerne af denne type er en oxygenion (O 2-). På katoden er der en adskillelse af oxygenmolekyler fra en oxygenion og fire elektroner. Oxygenioner passerer gennem elektrolyt og kombineres med hydrogen, mens der dannes fire frie elektron. Elektroner er rettet langs et eksternt elektrisk kredsløb, mens den elektriske strøm og sidevarme genereres.

Reaktion på anoden: 2H2 + 2O2- \u003d\u003e 2H2O + 4e -
Katodens reaktion: O 2 + 4e - \u003d\u003e 2O 2-
Total elementreaktion: 2H2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Effektiviteten af \u200b\u200bproduceret elektrisk energi er den højeste af alle brændselsceller - ca. 60-70%. Høje driftstemperaturer tillader kombineret produktion af termisk og elektrisk energi til at generere højtryksdamp. Kombinationen af \u200b\u200ben brændselscelle med høj temperatur med en turbine giver dig mulighed for at oprette en hybridbrændselscelle for at øge effektiviteten af \u200b\u200bat generere elektrisk energi til 75%.

De faste oxidbrændselsceller virker ved meget høje temperaturer (600 ° C-1000 ° C), som et resultat af hvilket der kræves en betydelig tid for at opnå optimale arbejdsforhold, mens systemet reagerer langsommere for at ændre energiforbruget. Ved sådanne høje driftstemperaturer er en konverter ikke forpligtet til at genoprette hydrogen fra brændstof, hvilket gør det muligt for varmekraftinstallationen at fungere med et relativt urent brændstof opnået som følge af kulforgasning eller udstødningsgasser mv. Denne brændselscelle er også fremragende til at arbejde med høj effekt, herunder industrielle og store centrale kraftværker. Industrielle moduler med en output elektrisk effekt på 100 kW.

Brændselsceller / celler med direkte oxidation af methanol (POM)

Teknologien til at bruge brændselsceller med direkte oxidation af methanol oplever en periode aktiv udvikling. Hun har med succes vist sig i næringsfødevarer, bærbare computere, såvel som at skabe bærbare elkilder. Hvad den fremtidige brug af disse varer er rettet mod.

Indretningen af \u200b\u200bbrændselsceller med direkte oxidation af methanol svarer til brændselsceller med en protonudvekslingsmembran (Moste), dvs. En polymer anvendes som en elektrolyt, og hydrogenion (proton) anvendes som en ladningsbærer. Flydende methanol (CH30H) oxideres imidlertid i nærvær af vand på anoden med frigivelsen af \u200b\u200bCO2, hydrogenioner og elektroner, der sendes langs et eksternt elektrisk kredsløb, og en elektrisk strøm genereres. Hydrogenioner udføres ved elektrolyt og reagere med oxygen fra luft og elektroner, der kommer fra den ydre kæde for at danne vand på anoden.

Reaktion på anoden: CH3OH + H20 \u003d\u003e CO 2 + 6H + + 6E -
Katodreaktion: 3 / 2O2 + 6H + + 6e - \u003d\u003e 3H20 o
Samlet elementreaktion: CH30H + 3 / 2O2 \u003d\u003e CO 2 + 2H2O

Fordelen ved denne type brændselsceller er små dimensioner på grund af brugen af \u200b\u200bflydende brændstof og fraværet af behovet for at bruge konverteren.

Alkaliske brændstofelementer / celler (BTE)

Alkaliske brændselsceller - en af \u200b\u200bde mest effektive elementerBrugt til at generere elektricitet, effektiviteten af \u200b\u200belproduktionen når op til 70%.

I alkaliske brændselsceller anvendes en elektrolyt, det vil sige en vandig opløsning af kaliumhydroxid indeholdt i en porøs stabiliseret matrix. Kaliumhydroxidkoncentrationen kan variere afhængigt af brændselscellens driftstemperatur, hvis område varierer fra 65 ° C til 220 ° C. Ladelholderen i BTE er en hydroxylion (den er), der bevæger sig fra katoden til anoden, hvor den kommer ind i reaktionen med hydrogen, der producerer vand og elektroner. Vandet opnået på anoden bevæger sig tilbage til katoden, der igen frembringer hydroxylioner der. Som et resultat af denne række reaktioner, der passerer i brændselscellen, produceres elektricitet og som et biprodukt, varme:

Reaktion på anoden: 2H2 + 4OH - \u003d\u003e 4H20 + 4e -
Reaktion ved katoden: O 2 + 2H20 + 4e - \u003d\u003e 4 Åh -
Generel reaktion af systemet: 2H 2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Fordelen ved BCT er, at disse brændselsceller er den billigste i produktionen, da katalysatoren, der er nødvendig på elektroderne, kan være et hvilket som helst af stofferne billigere end dem, der anvendes som katalysatorer til andre brændselsceller. BTE opererer ved relativt lave temperaturer og er et af de mest effektive brændselsceller - sådanne egenskaber kan derfor bidrage til acceleration af ernæring og høj brændstofeffektivitet.

En af karakteristiske træk BTE - Høj følsomhed over for CO 2, som kan indeholdes i brændstof eller luft. CO 2 når elektrolytten, hvilket hurtigt forgiver det, og reducerer kraftigt effektiviteten af \u200b\u200bbrændselscellen. Derfor er brugen af \u200b\u200bet BCT begrænset til lukkede rum, såsom kosmisk og undersøiske køretøjerDe bør arbejde på rent hydrogen og ilt. Desuden er sådanne molekyler som CO, H20 og CH4, som er sikre for andre brændselsceller, og for nogle af dem, endda brændstof, skadelige for BC.

Polymerelektrolytbrændselsceller / celler (PET)

I tilfælde af polymerelektrolytbrændselsceller består polymermembranen af \u200b\u200bpolymerfibre med vandområder, hvor der er en ledningsevne af vandioner H20 + (proton, rød), der forbinder vandmolekylet). Vandmolekyler repræsenterer et problem på grund af langsom ionbytning. Derfor kræves høj vandkoncentration både i brændstof og på udstødningselektroder, hvilket begrænser driftstemperaturen på 100 ° C.

Færre-syre brændselsceller / celler (tket)

I hærdige-syrebrændselsceller indeholder elektrolytten (CSHSO 4) ikke vand. Driftstemperaturen er derfor 100-300 ° C. Rotationen af \u200b\u200banionerne SO 4 2- tillader protoner (rød) til at navigere som vist i figuren. Som regel er et hårdt brændstofelement en sandwich, hvor et meget tyndt lag af en hærdensid-syreforbindelse er placeret mellem to tæt komprimerede elektroder for at tilvejebringe god kontakt. Når den opvarmes, fordampes den organiske komponent, der efterlader gennem porerne i elektroderne, samtidig med at der opretholdes mange kontakters evne mellem brændstoffet (eller oxygenet på den anden ende af elementerne), elektrolyt og elektroder.

Forskellige brændstofelementer moduler. Batteri af brændselscelle

Batteri af brændselsceller
Resten af \u200b\u200budstyret høje temperaturer. (Integreret dampgenerator, forbrændingskammer, termisk balanceændring)
Varmebestandig isolation

Brændstofelementmodul

Sammenligningsanalyse af typer og sorter af brændselsceller

Innovative energibesparende nytte-husholdningsvarme- og kraftværker er almindeligt konstrueret på faste oxidbrændselsceller (toto), polymeriske elektrolytbrændselsceller (PET), brændselsceller på phosphorsyre (FTE), brændselsceller med en protonudvekslingsmembran (Moste) og alkaliske brændselsceller (BCTE). Normalt har følgende egenskaber:

Den mest egnede bør genkende faste oxidbrændselsceller (TOTO), som:

arbejde ved højere temperaturer, hvilket reducerer behovet for dyre ædle metaller (såsom platin)
kan arbejde på forskellige typer Kulbrinbrændstof, hovedsagelig på naturgas
har en større tid og derfor bedre egnet til langsigtet handling
demonstrere høj effektivitet Elektricitetsgenerering (op til 70%)
på grund af de høje driftstemperaturer kan installationen kombineres med omvendte varmeoverføringssystemer, hvilket medfører systemets samlede effektivitet til 85%
har praktisk nul niveau Emissioner arbejder stille og forhindrer lave krav At fungere i sammenligning med eksisterende teknologier Elproduktion.

Type brændselscelle	Arbejdstemperatur	Effektivitet af elproduktion	Type brændstof	Anvendelsesområde
Rte.	550-700 ° C.	50-70%		Mellem- og store installationer
FCTE.	100-220 ° C.	35-40%	Rent hydrogen	Store installationer
Mopte.	30-100 ° C.	35-50%	Rent hydrogen	Små installationer
Tote.	450-1000 ° C.	45-70%	De fleste typer af kulbrintebrændstof	Små, mellemstore og store installationer
Pom.	20-90 ° C.	20-30%	Methanol.	Transportabel
Helbrede	50-200 ° C.	40-70%	Rent hydrogen	Rumstudier
KÆLEDYR	30-100 ° C.	35-50%	Rent hydrogen	Små installationer

Da små termiske kraftværker kan tilsluttes et konventionelt gasforsyningsnetværk, kræver brændselsceller ikke et separat hydrogenforsyningssystem. Ved brug af små termiske kraftværker baseret på faste oxidbrændselsceller kan varme genereret varme integreres i varmevekslere til opvarmning af vand og ventilationsluft, hvilket øger systemets samlede effektivitet. Denne innovative teknologi den bedste måde Velegnet til effektiv elproduktion uden behov for dyr infrastruktur og kompleks integration af instrumenter.

Anvendelse af brændselsceller / celler

Brugen af \u200b\u200bbrændselsceller / celler i telekommunikationssystemer

På grund af den hurtige spredning af trådløse kommunikationssystemer rundt om i verden, samt væksten af \u200b\u200bde socioøkonomiske fordele ved mobiltelefonteknologi, har behovet for pålidelig og økonomisk backup strømforsyning erhvervet en afgørende værdi. Tab af kraftnettet i løbet af året på grund af dårlige vejrforhold, naturkatastrofer eller begrænset netværkskraft er permanente komplekst problem For netværksoperatører.

Traditionelle telekommunikationsløsninger i backup strømforsyningen omfatter batterier (bly-syreelement genopladeligt batteri Med ventiljustering) til backupkraft i kort tid og diesel og propan generatorer til længere sikkerhedskopiering. Batterier er en relativt billig backup-strømkilde i 1 til 2 timer. Batterierne er dog ikke egnede til længere sikkerhedskopier, da deres vedligeholdelse er dyr, bliver de upålidelige efter lang udnyttelseFølsomme for temperaturer og er farlige for miljøet efter bortskaffelse. Diesel og propan generatorer kan give langvarig backup power. Generatorer kan dog være upålidelige, kræver arbejdskrævende vedligeholdelse, fremhæve høje niveauer af forurening og gasser, der forårsager drivhuseffekt i atmosfæren.

For at eliminere begrænsninger traditionelle løsninger I backup strømforsyningen blev der udviklet en innovativ teknologi med miljøvenlige brændselsceller. Brændselsceller er pålidelige, ingen støj er lavet, indeholder færre bevægelige dele end generatoren, har mere bred rækkevidde. Driftstemperaturer end batteri: Fra -40 ° C til + 50 ° C, og som følge heraf giver et ekstremt højt energibesparende niveau. Desuden er omkostningerne ved en sådan installation over levetiden under kostprisen for generatoren. De lavere brændselscelleomkostninger er resultatet af kun ét besøg med henblik på vedligeholdelse pr. År og betydeligt højere installationsydelse. I sidste ende er brændselscellen miljøvenlig teknologisk løsning Med minimal miljøpåvirkning.

Installationer på brændstofceller Giv backup strømforsyning til kritisk kommunikationsnetværksinfrastruktur til trådløs, konstant og bredbåndskommunikation i telekommunikationssystemet, i intervallet 250 W til 15 kW, tilbyder de mange uovertruffen innovative egenskaber:

Pålidelighed. - lille antal bevægelige dele og ingen udledning i standbytilstand
Energibesparelse.
STILHED - Lav støj
Bæredygtighed - Arbejdsområde fra -40 ° C til + 50 ° C
Tilpasningsevne. - Installation på gaden og indendørs (beholder / beskyttelsesbeholder)
Høj Power. - op til 15 kW
Lav vedligeholdelsesbehov. - Mindste årlig vedligeholdelse
Økonomi - Attraktive kumulative omkostninger ved ejerskab
Miljøvenlig energi - lave emissioner med minimal miljøpåvirkning

System hele tiden føles dækspænding jævnstrøm Og glat kræver kritiske belastninger, hvis DC-busspændingen falder under den angivne værdi, der er defineret af brugeren. Systemet opererer på hydrogen, som kommer ind i brændselscellebatteriet ved hjælp af en af \u200b\u200bto stier - enten fra den industrielle kilde til hydrogen eller fra flydende brændstoffer fra methanol og vand ved hjælp af det indbyggede reformeringssystem.

Elektricitet foretages af batteriet af brændselsceller i form af DC. DC-energien transmitteres til konverteren, der omdanner en ureguleret DC-elektricitet, der kommer fra batteriet af brændselsceller i højkvalitetsstyret DC-elektricitet til de nødvendige belastninger. Installation på brændselsceller kan give backup-effekt i mange dage, da varigheden af \u200b\u200bhandling kun er begrænset til mængden af \u200b\u200bhydrogen eller brændstof fra methanol / vand til rådighed i reserven.

Brændselsceller tilbyder et højt energibesparende niveau, øget system pålidelighed, mere forudsigelig ydeevne i en bred vifte klimatiske forholdSamt pålidelig operationel holdbarhed i sammenligning med batteripakker med bly-syreelementer med ventilregulerende industristandard. Omkostninger over tid er også lavere på grund af et betydeligt mindre behov for vedligeholdelse og udskiftning. Brændselsceller giver en ende på brugerens miljømæssige fordele, da omkostningerne ved bortskaffelse og ansvarsrisici, der er forbundet med blyesyreelementer, forårsager voksende bekymring.

På driftsegenskaber elektriske batterier Det kan negativt påvirke en bred vifte af faktorer, såsom opladning, temperatur, cykler, levetid og andre variable faktorer. Den leverede energi vil være forskellig afhængigt af disse faktorer, det er ikke let at forudsige. Brændselscellens driftsegenskaber med metabolismen af \u200b\u200bprotoner (mopagesting) er relativt ikke påvirket af disse faktorer og kan tilvejebringe kritisk strømforsyning, mens der er brændstof. Øget forudsigelighed er en vigtig fordel ved at flytte til brændselsceller til kritiske anvendelsesområder af backup strømforsyning.

Brændselsceller genererer kun energi, når der leveres brændstof, som en gasturbinegenerator, men har ikke mobile dele i generationszonen. Derfor er de i modsætning til generatoren ikke genstand for hurtigt slid og kræver ikke konstant vedligeholdelse og smøring.

Brændstoffet, der anvendes til at aktivere brændstofomformeren med en øget varighed af virkningen, er en brændstofblanding af methanol og vand. Methanol er bredt tilgængelig, produceret i industriel skala. Brændstof, som i øjeblikket har mange anvendelser, blandt andet vinduer, plastflasker, motoradditiver, emulsionsmaling. Methanol er let transporteret, kan blandes med vand, har en god evne til at booode og indeholder ikke svovl. Den har et lavt frisende punkt (-71 ° C) og desintegreres ikke med langsigtet opbevaring.

Brugen af \u200b\u200bbrændselsceller / celler i kommunikationsnetværk

Netværket af den klassificerede kommunikation har pålidelige løsninger inden for reserveforsyning, som kan fungere i flere timer eller flere dage i nødsituationer, hvis strømnettet ophørte med at være tilgængeligt.

Hvis der er et mindre antal bevægelige dele, såvel som fraværet af strømreduktion i standbytilstand, tilbyder den innovative brændselscelleteknologi en attraktiv løsning i forhold til eksisterende i i øjeblikket Backup strømsystemer.

Det mest ubestridelige argument til fordel for at anvende brændselscelleteknologi i kommunikationsnetværker er øget overordnet pålidelighed og sikkerhed. Under sådanne hændelser, såsom strømafbrydelser, jordskælv, storme og orkaner, er det vigtigt, at systemerne fortsætter med at arbejde og forsynes med en pålidelig forsyning af backupkraft over en lang periode, uanset temperatur- eller levetiden for backup strømforsyningssystem.

Linjen af \u200b\u200bstrømforsyningsanordninger baseret på brændselsceller er ideel til at understøtte netværket af klassificeret kommunikation. Takket være strukturerne for energibesparelse giver de miljøvenlige, pålidelige backup Nutrition. Med en øget handlingsvarighed (op til flere dage) til brug i kapacitetsområdet fra 250 W til 15 kW.

Anvendelse af brændselsceller / celler i datanetværk

Pålidelig strømforsyning til dataoverførselsnetværk, såsom højhastighedsdataoverførselsnet og optiske fiberhøjder, har nøgle værdi. i hele verden. Oplysninger, der overføres af sådanne netværk, indeholder kritiske data for institutioner som banker, flyselskaber eller medicinske centre. Deaktiver strøm i sådanne netværk repræsenterer ikke kun faren for de overførte oplysninger, men også som regel fører til betydelige økonomiske tab. Pålidelige innovative installationer på brændselsceller, der leverer backup strømforsyning, giver den pålidelighed, der kræves for at sikre kontinuerlig strømforsyning.

Installationer på brændselsceller, der opererer på en flydende brændstofblanding fremstillet af methanol og vand, giver pålidelig backupkraft med øget handlingsvarighed, op til flere dage. Desuden er disse indstillinger præget af væsentligt reducerede vedligeholdelseskrav i sammenligning med generatorer og batterier, du behøver kun et besøg med henblik på vedligeholdelse pr. År.

Typiske egenskaber ved anvendelser til brug af installationer på brændselsceller i datanetværk:

Ansøgninger med mængderne forbrugt fra 100 W til 15 kW
Anvendelser med autonome krav\u003e 4 timer
Repeators i optiske fiber systemer (synkronisk digitalt systemhierarki, højhastigheds internet, talekommunikation over IP-protokollen ...)
High Speed \u200b\u200bData Networks
WiMAX Transmission Nodes.

Installationer på brændselsceller til backup strømforsyning giver mange fordele for kritiske datanetværktøjsinfrastrukturer i forhold til traditionelle autonome batterier eller dieselgeneratorer, hvilket gør det muligt at øge mulighederne for brug på plads:

Flydende brændstofteknologi gør det muligt at løse en løsning på placeringen af \u200b\u200bhydrogen og tilvejebringer næsten ubegrænset drift af backup strømforsyningen.
På grund af den stille drift, lav vægt, modstand mod temperaturdråber og funktion, næsten uden vibrationer, kan brændselsceller installeres uden for bygningen, i industrielle lokaler / containere eller på taget.
Madlavning til brug af systemet på plads er hurtigt og økonomisk, driftsomkostningerne er lav.
Brændstof har evnen til at booode og er en miljøvenlig løsning til bymiljøet.

Brugen af \u200b\u200bbrændselsceller / celler i sikkerhedssystemer

De mest omhyggeligt designet system sikkerhedssystemer og kommunikationssystemer er pålidelige lige så godt som pålideligt strømforsyningen, som understøtter deres arbejde. Mens de fleste systemer omfatter nogle typer backup-uafbrudte strømforsyningssystemer til kortvarige strømforsyninger, skaber de ikke betingelser for længere afbrydelser i driften af \u200b\u200bstrømnettet, hvilket kan forekomme efter naturkatastrofer eller terrorangreb. Det kan være kritisk et vigtigt spørgsmål. For mange virksomheder og offentlige myndigheder.

Sådanne vitale systemer som overvågnings- og adgangskontrolsystemer ved hjælp af et videoovervågningssystem (identifikationskortlæsere, dørlukningsenheder, biometrisk identifikationsteknik osv.), Automatisk system brandalarm Og brandslukning, elevatorstyringssystemer og telekommunikationsnet er modtagelige for risiko i mangel af en pålidelig alternativ kilde til strømforsyning af kontinuerlig drift.

Dieselgeneratorer producerer en masse støj, det er svært at imødekomme dem, det er også godt klar over problemerne med deres pålidelighed og vedligeholdelse. I modsætning hertil producerer installationen på brændselsceller, der leverer backup strømforsyning, ikke støj, er pålidelige, emissioner, der er tildelt den, er nul eller ret lav, det er nemt at installere på taget eller uden for bygningen. Det udleder ikke og taber ikke strøm i standbytilstand. Det sikrer det fortsatte arbejde med kritiske systemer, selv efter at institutionen stopper arbejdet, og bygningen vil blive forladt af mennesker.

Innovative installationer på brændselsceller beskytter dyre vedhæftede filer af kritiske applikationer. De giver miljøvenlig, pålidelig backupkraft med øget varighed (op til mange dage) til brug i kapacitetsområdet fra 250 W til 15 kW i kombination med mange uovertruffen egenskaber og især højt niveau af energibesparelse.

Installationer på brændselsceller til backup strømforsyning giver mange fordele til brug i kritiske anvendelsesområder, såsom systemer til sikring af sikkerhed og styring af bygninger, sammenlignet med traditionelle autonome batterier eller dieselgeneratorer. Flydende brændstofteknologi gør det muligt at løse en løsning på placeringen af \u200b\u200bhydrogen og tilvejebringer næsten ubegrænset drift af backup strømforsyningen.

Brugen af \u200b\u200bbrændselsceller / celler i kommunale husholdningsvarme og elektrisk generation

På de faste oxidbrændselsceller (TOTO) er pålidelige, energieffektive og ikke-skadelige emissioner af termisk kraftværk til generering af elektricitet og varme fra bredt tilgængelige naturgas- og vedvarende brændstofkilder bygget. Disse innovative installationer anvendes på en bred vifte af markeder, hjemmeproduktion til elforsyning til fjerntliggende områder, såvel som som hjælpekilder. Ernæring.

Brugen af \u200b\u200bbrændselsceller / celler i distributionsnetværk

Små termiske kraftværker er designet til at arbejde i et distribueret energiproduktionsnetværk bestående af et stort antal små generatorinstallationer i stedet for et centraliseret kraftværk.

Figuren nedenfor viser tabet af elproduktionseffektivitet, når den er udviklet på kraftvarmeværket og transmissionen til huset gennem de traditionelle strømnetværk, der aktuelt anvendes. Effektivitetstab med centraliseret træning omfatter tab fra kraftværk, lavspænding og højspændingsoverførsel samt tab under distribution.

Figuren viser resultaterne af integrationen af \u200b\u200bsmå varme- og kraftværker: elektricitet fremstilles med effektivitet på op til 60% på stedet. Hertil kommer, at husstanden kan bruge den varme, der genereres af brændselsceller til opvarmning af vand og lokaler, hvilket øger den samlede effektivitet af brændstofenergiforarbejdning og øger niveauet for energibesparelse.

Brug af brændselsceller til beskyttelse af miljømæssig bortskaffelse af tilhørende petroleumgas

En af de vigtigste opgaver i olieindustrien er bortskaffelse af tilhørende petroleumgas. Eksisterende metoder Bortskaffelsen af \u200b\u200btilhørende petroleumgas har mange mangler, hovedet af dem er økonomisk urentable. Backway petroleum gas er brændt, hvilket forårsager stor skade på økologi og sundhed hos mennesker.

Innovative varme- og kraftværker på brændselsceller ved hjælp af tilhørende petroleumsgas som brændstof, åben vejen til radikal og økonomisk gunstig beslutning Problemer for bortskaffelse af tilhørende petroleumgas.

En af de vigtigste fordele ved installationer på brændselsceller er, at de kan være pålideligt og resistente over for arbejdet med at passere petroleumsgassammensætning. Takket være en flamløs kemisk reaktion, der ligger til grund for driften af \u200b\u200bbrændselscellen, forårsager et fald i procentindholdet, for eksempel methan, kun en tilsvarende reduktion i udgangseffekten.
Fleksibilitet i forhold til forbrugernes elektriske belastning, slip, skitse af belastningen.
Til montering og tilslutning af varmekraftværker på brændselsceller er deres implementering ikke forpligtet til at gå på kapitalomkostninger, fordi Installationer er let monteret på uforberedte steder nær indskud, nem at betjene, pålidelige og effektive.
Højautomatisering og moderne fjernbetjening Kræver ikke konstant personale i installationen.
Enkelhed og teknisk perfektion af designet: Manglen på bevægelige dele, friktion, smøresystemer giver signifikant Økonomiske fordele. Fra driften af \u200b\u200binstallationer på brændselsceller.
Vandforbrug: Fraværende ved omgivelsestemperatur op til +30 ° C og ubetydelig ved højere temperaturer.
Vandudbytte: Fraværende.
Derudover er termiske kraftværker på brændselsceller ikke støjende, ikke vibrere, giv ikke skadelige emissioner til atmosfæren

Hilsner til dig, gås. World of Games. Horisont Nul daggry. Kan være grusom over for spilleren. Så uden godt udstyr og bedre våben, kan du ikke gøre, ellers kan bilerne fortælle dig Lulley. Og bedst, hvis det ikke er bare god rustning, men næsten det bedste. Og på den gamle tradition for videospil driller os med næsten begyndelsen.

Som jeg allerede skrev ovenfor, vil du næsten i starten af \u200b\u200brejsen Ella kramme på bunker Forerun.som er så vellykket placeret i nærheden af \u200b\u200bnora-stammen. Bag døren til denne bunker kan du se et meget attraktivt billede af rustningen. Og det er ikke bare rustning, det er " Lær skjold" Men bare ikke åbne døren, først skal du først finde fem brændstofelementer. Men hvor finder man dem? Nu finder vi det ud.

Første element. Placering - mors hjerte. Opgave - mors livmoder.

Selvom dette element er meget nemt at finde, er der altid en fangst. Han er, at det er muligt at finde det før udgangen til Åben verden. Det er bare, hvis du agonerede det, så vender du tilbage til denne placering allerede på det senere stadium af spillet, efter at du har udført opgaven " Heart of Nora.».

Hvis du lige startede spillet, så er alt enkelt. Når du lægger sengen ud og går gennem et par værelser, vil der i en af \u200b\u200bdem være en hermetisk dør, der ikke kan åbnes på nogen måde.

Kig rundt i nærheden ventilationsaksel.. Ja, du forstod alt korrekt. Vi går gennem minen og finder dig lige bag denne dør. På gulvet, ved siden af \u200b\u200bstearinlyset, har elementet brug for, vi har brug for.

Andet element. Placering - ruiner.

Jeg ved her, her har du allerede været i barndommen, men det er ikke desto mindre værd at vende tilbage her ikke kun for nostalgiske minders skyld. Her finder du den anden brændselscelle. Fordi Du er allerede vokset, så højden vil ikke være så stor, vær ikke bange, hop ind i hullet i jorden.

Du skal komme til det første niveau af ruiner. Flyt i området fremhævet af lilla på kortet. Der vil du finde døren, der kan åbnes med et spyd.

Så snart døren er færdig, klatre op ad trappen og drej til højre. Foran vil du være stalaktitter, hvorigennem den ikke fungerede i barndommen. Men siden nu er vi store og stærke, så tager vi et spyd igen og bryder barrieren. Brændselselementet ligger på bordet.

Tredje element. Placering - Master Limit. Opgave - Master Limit.

Da dette er en plotopgave, bør der ikke være nogen problemer med at finde. For at finde emnet, vi har brug for, bliver du nødt til at komme til det øverste, tolvte niveau af ruiner. Og endda dråben ovenfor. Se efter resten af \u200b\u200bbygningen og rul gennem dem, indtil du kommer til webstedet.

Her finder du brændselscellen. Vær forsigtig, indtil du kommer ned, tag ikke ned.

Fjerde element. Placering - Døds skat. Opgave - Døds skat.

Ligesom den forrige kan denne vare findes i den nordlige del af kortet. Og dette er en plot opgave igen, så det vil ikke fungere tilfældigt eller ikke at lægge mærke til denne placering.

På det tredje planniveau vil en hermetisk dør være placeret, men problemerne uden mad. Nå, intet, gendannelse, ikke vænne til.

Gå ned til nedenstående niveau, og vi leder efter blokke af regulatorer.

Sekvens for venstre blok: op, højre, venstre, ned.

Sekvens for den rigtige enhed: De to første regulatorer rører ikke de resterende to ned.

Når du er færdig med disse, klatre op, finder vi også blokken af \u200b\u200bregulatorer, denne gang sidst. Sekvens: op, ned, venstre, højre.

Hvis du indtastede alt korrekt, vil regulatorerne ændre deres farve. Nu vender vi tilbage til døren, maden er restaureret bagved det vil skjule elementet.

Femte element (alle sammenfaldende tilfældige!) Placering - Gay Prime. Opgave - Fallen Mountain.

Nå, at søge efter elementer er velegnet til en ende. Sidstnævnte er den sidste. Og forresten er dette også en plotopgave.

Når du udforsker det tredje niveau, vil de på et tidspunkt strejke ind i afgrunden, hvor du kan komme ned med reb. Indtast ikke, det er en lænet fra de snedige udviklere. Faktisk skal du dreje til højre og søge i en skjult hul. Du kan komme derhen, omhyggeligt faldende omkring kanten.

Gå gennem hulen og i sidste ende finder du det sidste element.

Det er alt, alle de ting, du har. Men hvis du af en eller anden grund har problemer, så er her en videovejledning, der vil hjælpe dig.

Gamle arsenal.

Så alle brændselsceller er, det er på tide at få elsket gear.

Vi indsætter genstande i tomme celler, sekvensen er ikke vigtig. Som du måske bemærker, oplyste regulatorer op. Tid til at løse et andet puslespil.

Denne sekvens er: op, højre, ned, venstre, op.

Men desværre skal du løse en anden opgave med regulatorer. Denne gang for at få rustning. Vi bringer de resterende brændselsceller.

Tip: 0 grader er af en eller anden grund øverst, derfor sekvenserne for retningen af \u200b\u200bregulatorer: til højre, venstre, op, højre, venstre.

Det er alt, lykønskning, " Lær skjold"Nu din. Dette er en meget stærk ting, der kan gøre dig uskadelig. Bare glem ikke at holde styr på farven. Hvid - godt. Rødbeskyttelse sov.

I moderne liv Kemiske kilder til nuværende omgiver os overalt: Dette er batterier i lommelygter, batterier i mobiltelefoner, brintbrændselsceller, der allerede er brugt i nogle biler. Den hurtige udvikling af elektrokemiske teknologier kan resultere i, at i den nærmeste fremtid i stedet for biler på benzinmotorer Vi vil omslutte kun elbiler, telefonerne vil stoppe hurtigt afladet, og hvert hus vil have sin egen elektriske generator på brændselsceller. Et af de fælles programmer i Ural Federal University med Institut for Højtemperaturektrokemi, Uras RAS, i partnerskab, som vi offentliggør denne artikel, er afsat til at forbedre effektiviteten af \u200b\u200belektrokemiske drev og elgeneratorer.

Til dato er der mange forskellige typer batterier, blandt hvilke alt er sværere at navigere. Ikke alle er indlysende end batteriet adskiller sig fra superkapacitoren, og hvorfor hydrogenbrændselscellen kan anvendes uden frygt for skade på miljøet. I denne artikel vil vi beskrive, hvordan kemiske reaktioner der anvendes til at opnå elektricitet, hvilket er forskellen mellem de vigtigste typer af moderne kemiske kilder til strøm, og hvilke udsigter der er åbne for elektrokemisk energi.

Kemi som en kilde til elektricitet

Først vil vi forstå, hvorfor kemisk energi generelt kan bruges til at producere elektricitet. Sagen er, at med oxidative og reducerende reaktioner overføres elektroner mellem to forskellige ioner. Hvis to halvdele af den kemiske reaktion i rummet, således at oxidation og genvinding passeret separat fra hinanden, så kan det gøres således, at elektronen, der bryder væk fra en ion, ikke umiddelbart faldt i den anden, og først bestået en forudbestemt vej for ham. Denne reaktion kan anvendes som en kilde. elektrisk strøm.

For første gang blev dette koncept implementeret i XVIII århundrede af den italienske fysiolog Luigi Galvania. Virkningen af \u200b\u200bdet traditionelle galvaniske element er baseret på reaktionerne på restaurering og oxidation af metaller med forskellig aktivitet. For eksempel er en klassisk celle et galvanisk element, hvor zinkoxidation og kobber restaurering forekommer. Genopretnings- og oxidationsreaktioner passerer henholdsvis katoden og anoden. Og således at ionerne af kobber og zink ikke falder ind i "andres territorium", hvor de kan reagere direkte på hinanden, placeres en særlig membran normalt mellem anoden og katoden. Som følge heraf opstår forskellen i potentialer mellem elektroderne. Hvis du tilslutter elektroder, f.eks. Med en lyspære, begynder der i det resulterende elektriske kredsløb at strømme strømmen og lyspæren lyser.

Skema af galvanisk element

Wikimedia Commons.

Ud over materialerne af anoden og katoden er en vigtig bestanddel af den kemiske strømkilde elektrolytten, hvorpå ioner bevæger sig og på grænsen af, at alle elektrokemiske reaktioner strømmer med elektroder. I dette tilfælde behøver elektrolytten ikke at være flydende - den kan være polymer og keramisk materiale.

Den største ulempe ved det galvaniske element er den begrænsede tid for dets arbejde. Så snart reaktionen passerer til enden (det vil sige, vil hele den gradvist opløselige anode blive fuldstændigt forbrugt), et sådant element vil simpelthen stoppe med at arbejde.

Fingeralkaline batterier

Genoplad muligheden

Det første skridt i retning af at udvide mulighederne for kemiske nuværende kilder var oprettelsen af \u200b\u200bet batteri - en aktuel kilde, der kan genoplades og derfor bruge gentagne gange. Til dette tilbød forskere simpelthen at anvende reversible kemiske reaktioner. Fuldt udledning af batteriet for første gang, ved hjælp af en ekstern strømkilde, som reaktionen, kan lanceres i modsat retning. Dette vil gendanne den oprindelige tilstand, så efter genopladning kan batteriet bruges igen.

Automotive bly-syre batteri

I dag er der skabt mange forskellige typer batterier, som adskiller sig i den type kemiske reaktion, der forekommer i dem. De mest almindelige typer batterier er bly-syre (eller blot bly) batterier baseret på reaktionen af \u200b\u200boxidationsgenvinding af bly. Sådanne indretninger har en ret lang levetid, og deres energiintensitet er op til 60 watt-timer pr. Kg. For nylig er lithium-ion-batterier baseret på reaktionen af \u200b\u200boxidations-restaurering af lithium for nylig mere populære. Energiintensiteten af \u200b\u200bmoderne lithium-ion-batterier overstiger nu 250 watt-timer pr. Kg.

Lithium-ion batteri til mobiltelefon

De vigtigste problemer med lithium-ion-batterier er deres lille effektivitet ved negative temperaturer, hurtig aldring og øget eksplosionsfare. Og på grund af det faktum, at metallithiumet er meget aktivt at reagere med vand med dannelsen af \u200b\u200bgasformigt hydrogen, og oxygen skelnes, når batteriet brænder ud, er selvforbrændingen af \u200b\u200blithium-ionbatteriet meget vanskeligt. traditionelle måder brandslukning. For at forbedre sikkerheden ved et sådant batteri og accelerere tidspunktet for dets opladning, tilbyder forskere katodematerialet, hvilket forhindrer dannelsen af \u200b\u200bdendritiske lithiumstrukturer og tilføjer stoffer til elektrolytten, som dannelsen af \u200b\u200beksplosive strukturer og komponenter, ild i de tidlige stadier.

Fast elektrolyt

Som en anden blev den mindre indlysende måde at forbedre effektiviteten og sikkerheden af \u200b\u200bbatterier, kemikere tilbydes ikke at være begrænset i de kemiske kilder til strøm med flydende elektrolytter, og skabe en fuldt solid state kilde. Der er ingen flydende komponenter i sådanne indretninger, og der er en lagdelt struktur af fast anode, en fast katode og fast elektrolyt mellem dem. Elektrolytten udfører samtidig membranfunktionen. Ladebærerne i fast elektrolyt kan være forskellige ioner - afhængigt af dens sammensætning og de reaktioner, der passerer anoden og katoden. Men de har altid nok små ioner, som kan relativt frit bevæge sig på en krystal, for eksempel H + protoner, lii + ioner eller oxygenioner O 2-.

Hydrogenbrændselsceller

Genopladning og særlige sikkerhedsforanstaltninger gør batterierne betydeligt mere lovende kilder til strøm end almindelige batterier, men stadig hvert batteri indeholder et begrænset antal reagenser, hvilket betyder en begrænset energiforsyning, og hver gang batteriet skal rehabiliteres for at genoptage dets ydeevne.

For at gøre batteriet "endeløs", kan ikke de stoffer, der er inde i cellen, bruges som en kilde til energi, men specielt pumpet gennem it-brændstof. Det er bedst, at stoffet er egnet som sådant brændstof, den mest enkle i sammensætning, miljøvenlig og eksisterende i rigdom på jorden.

Det mest egnede stof af denne type er hydrogenbaks. Dens oxidation af luft oxygen til dannelse af vand (ved reaktion 2H2 +O2 → 2H20) er en simpel redoxreaktion, og transporten af \u200b\u200belektroner mellem ioner kan også anvendes som en strømkilde. Reaktionen, der forekommer, er en slags omvendt reaktion på reaktionen af \u200b\u200belektrolysen af \u200b\u200bvand (hvor vand nedbrydes på oxygen og hydrogen under virkningen af \u200b\u200belektrisk strøm), og for første gang er en sådan ordning blevet foreslået i midten af XIX århundrede.

Men på trods af at ordningen ser ret simpelt ud, er der en effektiv arbejdsindretning - ikke overhovedet den trivielle opgave. For at gøre dette er det nødvendigt at opløse i rummet af ilt og hydrogenstrømme, sikre transport af de ønskede ioner gennem elektrolytten og reducere det mulige tab af energi i alle faser af arbejdet.

Skematisk ordning Drift af brintbrændselscellen

Ordningen af \u200b\u200barbejdsbrintbrændselscellen svarer meget til den kemiske strømkildeskema, men indeholder yderligere kanaler til brændstofforsyning og oxidationsmiddel og fjernelse af reaktionsprodukter og overskydende gasser. Elektroder i et sådant element er porøse ledende katalysatorer. Et gasformigt brændstof (hydrogen) tilføres til anoden og til katodens oxidationsmiddel (oxygen fra luft) og på grænsen af \u200b\u200bhver af elektroderne med en elektrolyt, dens halvdannende (henholdsvis hydrogenoxidation og oxygenreduktion. ), passeres. På samme tid, afhængigt af typen af \u200b\u200bbrændselscelle og typen af \u200b\u200belektrolyt, kan selve vanddannelsen strømme eller i anoden eller i katodepladsen.

Toyota hydrogen brændselscelle

Joseph Brent / Flickr

Hvis elektrolytten er en protonledende polymer eller keramisk membran, en syreopløsning eller alkali, er hydrogenioner hydrogenbærer. I dette tilfælde oxideres på anoden molekylært hydrogen til hydrogenioner, som passerer gennem elektrolytten og reagerer med oxygen. Hvis ladningsbæreren er oxygenion O2-, som i tilfælde af en fast oxid-elektrolyt, reduceres oxygenet til ion ved katoden, denne ion passerer gennem elektrolytten og oxiderer hydrogen til anoden for at danne vand og frie elektroner.

Ud over hydrogenoxidationsreaktionen for brændselsceller foreslås også andre typer reaktioner. For eksempel kan reduktionsbrændstoffet i stedet for hydrogen være methanol, hvilket oxygen oxideres til carbondioxid og vand.

Effektivitet af brændselsceller

På trods af alle fordelene ved brintbrændselsceller (såsom miljøvenlighed, næsten ubegrænset effektivitet, størrelser kompaktitet og høj energiintensitet), har de en række mangler. Disse omfatter først og fremmest den gradvise aldring af komponenter og vanskeligheder ved opbevaring af hydrogen. Over, hvordan man fjerner disse mangler, og forskere arbejder i dag.

Forøgelse af effektiviteten af \u200b\u200bbrændselsceller tilbydes i øjeblikket på grund af ændringen i elektrolytens sammensætning, elektrodekatalysatorens egenskaber og systemets geometri (som sikrer tilførsel af brændstofgasser på det ønskede punkt og reducerer bivirkninger ). For at løse problemet med opbevaring af gasformigt hydrogen anvendes materialer indeholdende platin til at mætte for eksempel grafenmembraner.

Som følge heraf er det muligt at opnå en forøgelse af stabiliteten af \u200b\u200bbrændselscellen og levetiden for dets individuelle komponenter. Nu når transformationskoefficienten for kemisk energi til elektrisk i sådanne elementer 80 procent, og under visse betingelser kan det være endnu højere.

De store udsigter til hydrogenergi er forbundet med muligheden for at kombinere brændselsceller i hele batterier, hvilket gør dem til elektriske generatorer med høj Power.. Allerede elektriske generatorer, der opererer på brintbrændselsceller, har allerede en effekt på op til flere hundrede kilowatt og bruges som køretøjstrømforsyninger.

Alternative elektrokemiske drev

Ud over klassiske elektrokemiske strømkilder anvendes mere usædvanlige systemer som elopbevaring. Et af disse systemer er en superkapacitor (eller ionistor) - en indretning, hvori separationen og akkumuleringen af \u200b\u200bladning forekommer på grund af dannelsen af \u200b\u200bet dobbeltlag nær den ladede overflade. På grænsen til elektrodelektrolytten i en sådan indretning i to lag er ionerne af forskellige tegn bygget, det såkaldte "dobbelt elektriske lag", der danner en ejendommelig meget tynd kondensator. Kapaciteten af \u200b\u200ben sådan kondensator, det vil sige, at mængden af \u200b\u200bakkumuleret ladning bestemmes af det specifikke overfladeareal af elektrodematerialet, derfor som et materiale til superkapacitatorer, porøse materialer med maksimalt specifikt overfladeareal er gavnligt.

Ionistorer er rekordholdere mellem opladnings- og udledning af kemiske kilder til ladningsfrekvensen, hvilket er den utvivlsomme fordel ved denne type enheder. Desværre er de også registrerede indehavere og udledningshastigheden. Ionistorernes energiforbrug er otte gange mindre i forhold til blybatterier og 25 gange mindre i forhold til lithium-ion. Klassisk "DUCE" IONISTORS bruger ikke en elektrokemisk reaktion på deres grundlag, og udtrykket "kondensator" er mest præcist gældende. Imidlertid fordeles i disse udførelsesformer for ionistorer, som er baseret på en elektrokemisk reaktions- og ladningsakkumulering, i dybden af \u200b\u200belektroden, er det muligt at opnå højere udladningstid, under opretholdelse af den hurtige ladningshastighed. Bestræbelserne fra supercapacitators udviklere tager sigte på at skabe hybrid med batterier af enheder, der kombinerer fordelene ved superkapacitorer, primært højladningshastighed og fordelene ved batterier - høj energiintensitet og i lang tid udledning. Forestil dig i det nærmeste fremtid i Ionistor Battery, som vil blive opkrævet om et par minutter og giver en bærbar computer eller smartphone arbejde i løbet af dagen eller mere!

På trods af det faktum, at der nu er tætheden af \u200b\u200bsuperkapacitorsens energi, er så langt mindre end tætheden af \u200b\u200bbatteriens energi, anvendes de i forbrugerelektronik og til motorer af forskellige køretøjer, herunder i det meste.

* * *

Således er der i dag et stort antal elektrokemiske indretninger, der hver især er lovende for sine specifikke applikationer. For at forbedre effektiviteten af \u200b\u200bdisse enheder skal forskere løse en række opgaver som en grundlæggende og teknologisk karakter. De fleste af disse opgaver i et af gennembrudsprojekterne er involveret i Urals Federal University, så vi spurgte om de umiddelbare planer og udsigter til udvikling af moderne brændselsceller.

N + 1: Er der noget alternativ til de mest populære lithium-ion-batterier i den nærmeste fremtid?

Maxim Ananyev:Den nuværende indsats af batterier udviklere har til formål at erstatte typen af \u200b\u200bladningsbærer i elektrolyt fra lithium på natrium, kalium, aluminium. Som et resultat af udskiftning af lithium vil det være muligt at reducere omkostningerne ved batteriet, men de massedimensionelle egenskaber vil stige i forholdsvis. Med andre ord vil med de samme elektriske egenskaber ved natrium-ionbatteriet være større og hårdere sammenlignet med lithium-ion.

Derudover er et af de lovende udviklingsområder for forbedring af batterierne skabelsen af \u200b\u200bhybrid kemiske energikilder baseret på kombinationen af \u200b\u200bmetal-ion-batterier med en luftelektrode, som i brændselsceller. Generelt vil retningen for at skabe hybridsystemer, som det allerede er blevet vist på example of supercapacitors, tilsyneladende i den nærmeste fremtid, tillade at se de kemiske energikilder på markedet med høje forbrugeregenskaber.

Uralsky. federal University. Sammen med de akademiske og industrielle partnere i Rusland og verden sælger i dag seks megaprojekter, som er fokuseret på gennembrudsområder videnskabelig undersøgelse. Et af disse projekter er "lovende teknologier af elektrokemisk energi fra det kemiske design af nye materialer til de elektrokemiske indretninger af en ny generation for at bevare og omdanne energien."

En gruppe af forskere af en strategisk akademisk enhed (SAE) School of Natural Sciences og Matematics Urals, som omfatter Maxim Ananyev, er involveret i design og udvikling af nye materialer og teknologier, blandt hvilke brændselsceller, elektrolytiske celler, metalgenereret batterier, elektrokemiske systemer Elektricitetsakkumulering og superkapacitorer.

Forskning I. videnskabeligt arbejde I konstant samarbejde med Institut for Højtemperaturektrokemi Uro RAS og med støtte fra partnere.

Hvilke brændstofelementer udvikles nu og har det største potentiale?

En af de mest lovende typer brændselsceller er proton-keramiske elementer. De har fordele i forhold til polymere brændselsceller med protonudvekslingsmembran- og fastoxidelementer, da de kan fungere med direkte foder tilførsel af carbonhydridbrændstof. Dette forenkler betydeligt design af kraftværker baseret på proton-keramiske brændselsceller og styresystemet og øger derfor driftens pålidelighed. Sandt nok udarbejdes denne type brændselscelle i øjeblikket historisk mindre, men moderne videnskabelig forskning gør det til at håbe på det høje potentiale i denne teknologi i fremtiden.

Hvad er de problemer, der er forbundet med brændselsceller, er nu involveret i Urals Federal University?

Nu URF-forskere sammen med Institut for Højtemperaturektrokemi (ITE) af Ural-grenen på det russiske akademi for videnskabsakademi for at skabe yderst effektive elektrokemiske enheder og autonome elproducenter til applikationer i distribueret energi. Oprettelse af kraftværker til distribueret energi indledningsvis indebærer udviklingen af \u200b\u200bhybrid systemer baseret på elgeneratoren og drevet, som akkumulerer batterierne. I dette tilfælde fungerer brændstofelementet konstant, hvilket giver en belastning i peak ur, og i inaktiv tilstand oplades batteriet, hvilket selv kan udføre reserven både i tilfælde af højt energiforbrug og i tilfælde af freelance situationer.

Den største succes af kemikalierne Urals og IVTE har opnået i udviklingen af \u200b\u200bfastoxid- og proton-keramiske brændselsceller. Siden 2016 er den første produktion af kraftværker baseret på faste oxidbrændselsceller i Urals sammen med GC Rosatom oprettet. Udviklingen af \u200b\u200buralforskerne har allerede bestået de "hjemmebaserede" test på katodebeskyttelsesstationerne af gasrørledning på den eksperimentelle platform af Uraltransgaz LLC. Energiinstallation med en ratingkapacitet på 1,5 kilowatt arbejdede mere end 10 tusind timer og viste højt potentiale for brugen af \u200b\u200bsådanne enheder.

Inden for rammerne af et fælles laboratorium af uraler og ITTE er udviklingen af \u200b\u200belektrokemiske anordninger baseret på protonledende keramiske membran i gang. Dette vil i den nærmeste fremtid tillade at reducere driftstemperaturer for faste oxidbrændselsceller fra 900 til 500 grader Celsius og opgive den foreløbige reformering af carbonhydridbrændstof, hvilket skaber omkostningseffektive elektrokemiske generatorer, der er i stand til at arbejde i betingelserne i gasforsyningsinfrastrukturen udviklet i Rusland.

Alexander Dubov.

Kort efter starten af \u200b\u200bsin rejse vil Eloh snuble på Forerunnerens bunker, der ligger ganske tæt på Landene i Nora Stammen. Inde i tragten bag en stærk dør skjuler en slags rustning, som ser meget attraktivt af langt væk.

Til telegraf

Tweet.

Det er svagt skjold, faktisk - det bedste gear i spillet. Hvordan kommer man til ham? For at åbne den hermetiske dør af bunkeren og få den skjoldvæv du har brug for at finde fem brændselsceller spredt i hele spilverdenen.

Nedenfor vil vi fortælle, hvor du skal kigge efter brændselsceller og hvordan man løser puslespil under søgninger og i det antikke arsenal.

Brændstofelement nr. 1 - Mors hjerte (mors mors bosættelse)

Det allerførste brændstofelement i ELO vil blive fundet, selv før de når den fulde verden. Efter indvielsen vil vores heltinde være i hjertet af moderen, den hellige sted i nora stammen og matriarkernes kloster.

Efter at have fastgjort fra sengen, vil eloen konsekvent passere gennem flere værelser og i en af \u200b\u200bdem vil det snuble på den hermetiske dør, som ikke kan åbnes. Kig rundt - der vil være en ventilationsmine, dekoreret med brændende stearinlys. Du går der.

Efter at have passeret minen, vil du finde dig selv bag den låste dør. Kig på gulvet ved siden af \u200b\u200blysene og vægmystigt blok - der er en brændselscelle.

Vigtig: Hvis du ikke vælger dette brændstofelement nu, kan du straks komme ind på denne placering kun i de sene faser af spillet, efter opgaven med "Nora Heart" udføres.

Brændselscelle nummer 2 - ruiner

I disse ruiner havde ELO allerede været - hun mislykkedes her endnu et barn. Efter at have passeret indvielsen, er det værd at huske barndommen og vende tilbage her igen - afhent den anden brændselscelle.

Indgangen til ruinerne ser sådan ud, hoppe dristigt.

Du har brug for det første niveau af ruiner, højre lavere regionfremhævet af violet på kortet. Der er en dør, som ELO åbner med sit spyd.

Efter at have passeret døren, klatre op ad trappen og drej til højre - gennem disse stalaktitter, kunne ELO ikke klatre i sin ungdom, men nu har hun et argument. Lej et spyd igen og bryde stalaktitterne - vejen er fri, det er stadig at tage brændselscellen liggende på bordet.

Brændstofelement nr. 3 - Mastergrænse (Set Master Limit)

Vi går mod nord. Under udførelsen af \u200b\u200bplotopgaven udforsker grænsen for Master of Elau de gigantiske forerun ruiner. På det tolvte niveau er ruinerne skjult en anden brændselscelle.

Du behøver ikke kun at klatre op på ruinens øverste niveau, men også klatre lidt højere. Klatre den overlevende del af bygningen, indtil du finder dig selv på en lille platform, åben for alle vind.

Her og ligger den tredje brændselscelle. Det forbliver at gå ned.

Brændstofelement nr. 4 - Dødskat (Smag af dødskat)

Denne brændselscelle er også skjult i den nordlige del af kortet, men det er meget tættere på landets stamme. Denne ELA får også under passagen af \u200b\u200bplotopgaven.

For at komme til elementet skal et element genoprette energiforsyningen af \u200b\u200ben hermetisk dør placeret på det tredje sted.

For at gøre dette løser du et lille puslespil - på niveauet under døren er der to blokke af fire regulatorer.

Først vil vi håndtere den venstre blok af regulatorer. Den første regulator skal "se" op, den anden "højre", den tredje "venstre", den fjerde "ned".

Gå til højre blok. Du rører ikke de første to regulatorer, den tredje og fjerde regulatorer bør se "Down".

Vi stiger op til et niveau op - her er den sidste blok af regulatorer. Den korrekte ordre er: op, ned, venstre, højre.

Hvis du gør alt rigtigt, vil alle regulatorer erstatte farven til turkis, strømforsyning genoprettet. Løft tilbage til døren og åben den - det er den næste brændselscelle.

Brændstofelement nr. 5 - Gay Prime (Opgave Fallen Mountain)

Endelig den sidste brændselscelle - og igen på plotopgaven. Ahlo går til ruinerne af Gay Prime.

Vær særlig forsigtig, når du kommer til det tredje niveau. På et tidspunkt, før ELO, vil de attraktive afgrund være, hvor du kan gå ned på rebet - du går derhen lade være med.

Bedre drej til venstre og udforske den skjulte hule, du kan komme ind i den, hvis du forsigtigt går ned ad bjergsiden.

Kom ind og gå videre til slutningen. I det sidste rum til højre vil der være et rack, som ligger den sidste brændselscelle. Du gjorde det!

Gøre deres vej til det antikke arsenal

Det er fortsat at vende tilbage til det antikke arsenal og få en velfortjent pris. Kan du huske koordinaterne for arsenal? Hvis ikke - her er kortet.

Gå ned og indsæt brændstofelementer i tomme celler. Regulatorer Tanned, nu skal du løse puslespillet for at åbne døren.

Den første regulator skal slå op, den anden højre, den tredje ned, den fjerde venstre, den femte op. Klar, døren er åben - men det er ikke enden.

Nu skal du låse op på armorens vedhæftede filer - et andet puslespil med regulatorerne, hvor de resterende brændselsceller vil blive brugt. Her skal den første regulator se rigtigt, den anden venstre, den tredje opad, den fjerde højre, den femte venstre.

Endelig, efter alle disse plager, tog du den gamle rustning. Dette er et skjoldvæv, meget køligt udstyr, i nogen tid gør en elo faktisk uskadelig.

Det vigtigste er at nøje overvåge rustningens farve: hvis det blinker hvidt, så er alt i orden. Hvis rød - ikke mere beskyttelse.

Quest Ancient Arsenal er en af \u200b\u200bde mest interessante og nyttige sideopgaver. I Horizon Zero Dawn. Som en belønning for dens gennemførelse får du et skjoldvæv kostume. Til vores smag er bedste rustning i spil. Hun beskytter ELO. strømfeltsom absorberer hele den indgående skade, indtil ladningen slutter. Du vil modtage denne søgen, når du finder den første brændselscelle eller bunkeren selv med gammel rustning. Jeg må sige, at det er meget lettere at få det end at opfylde.

Hvor finder man alle brændstofelementer i Horizon Zero Dawn?

I alt vil spillet 5 brændstofelementer, der vil møde dig under passage af plot missioner. Nogle af dem er nemme at gå glip af, men bekymre sig ikke om dette. Du kan altid vende tilbage til dem senere. Hvis du dør, bliver du nødt til at gå bag brændselselementet igen. Det er ikke gemt i din beholdning øjeblikkeligt, du skal komme til kontrolpunktet. Har det i tankerne. Alle varer er markeret med et lyst grønt ikon, så du er usandsynligt at gennemse dem, være tæt på. De to første elementer bruges til at åbne døren. Tre har stadig brug for at låse enheden selv op med rustning.

Første brændselscelle

Det er beliggende på placeringen af \u200b\u200bden store mor og er tilgængelig under overgangen af \u200b\u200bbjergmissionen. Det er meget vigtigt ikke at blinke det under denne søgen, da du efter at have forladt porten med adgang til denne placering, bliver du blokeret og åbent næste gang tættere på slutningen af \u200b\u200bspillet efter missionen af Hjerte af hullet.

Dette brændstofelement er let at finde, hvis du ved, hvor du skal se. Derfor er det første at komme til Eloen, vist i skærmbilledet nedenfor. Lige foran dig vil der være en dør med en switch. Åbner det og videregive fremad. Næste dør også åben og find os selv i great Room.. Her skal vi dreje til højre og hvile i døren med slottet, som vi ikke kan åbne.

Men hvis du kigger rundt, så bemærker du til venstre for en stor niche med stearinlys indeni. Monter det i det og gå videre i minen, indtil vi henviser til brændselscellen.

Den anden brændselscelle

Dette element kan findes i disse ruiner, for hvilket ELO Lasila stadig er et barn. I barndommen vil det ikke fungere det, så du skal vende tilbage senere. Kom til den grønne markør og kig rundt. Indgangen til ruinerne er en åbning i jorden. Forsigtigt nedad.

Lad dem hurtigt nemt gennem ruinerne, så det er usandsynligt, at du går tabt. I det væsentlige skal du komme til mærket vist i skærmbilledet nedenfor. Der vil du se et værelse foran dem, indgangen til hvilken blokke blokke er blokeret. Følte dem med dit spyd og find den anden brændselscelle.

Tredje brændselscelle

For at finde den næste brændselscelle i Horizon Zero Dawn, bliver du nødt til at bruge plottet. Vi har brug for en mission af mestergrænsen. Glem ikke at vende tilbage til denne fyr, når du kommer til det. Under denne mission bliver du nødt til at komme på en meget høj bygning. På et tidspunkt vil spillet fortælle dig noget som: "Find kabinettet Faro for at få mere information om Dr. Sobets."

På dette tidspunkt skal du vende om og finde væggen bagud, som du kan stå op. Udfyld hele stien, og brændselscellen vil vente på dig på jorden lige øverst på tårnet (12. etage).

Fjerde brændselscelle

Dette element kan findes under passagen af \u200b\u200bmissionen "Treasure" i katakomberne.

Først skal du komme til mærket på det tredje niveau, der vises i screenshot nedenfor. Før du vil være en låst dør. For at låse det op, skal du gå til venstre og hoppe ned. Der vil du finde tre puslespil med drejelige låse. I nærheden af \u200b\u200bhver er der et skab, hvor løsningen er skjult. Bare scan det. To puslespil er placeret på niveauet under døren, en mere - på samme niveau. Når du beslutter dig for alle tre, åbnes døren ovenfra, og du får din brændselscelle.

Femte brændselscelle

Den sidste brændselscelle i Horizon Zero Dawn kan findes under udførelsen af \u200b\u200bmissionen "Falling Mountain" i placeringen af \u200b\u200bGuya Prime.

Kom til stedet på det tredje niveau, der er markeret i skærmbilledet nedenfor. Før du vil der være et sted, hvorfra du skal gå ned i rebet. I stedet drej til venstre og forsigtigt ned ad bjergsiden. Der vil du se indgangen til hulen. I slutningen vil du vente på det sidste element.