Վառելիքի բջիջ ՝ ջրածնի էներգիայի համար: Վառելիքի բջիջների օգտագործումը շենքերի էլեկտրամատակարարման համար

Ապագայում, մեր դարասկզբին, հավանաբար, կասվի, որ նավթի գների բարձրացումը և շրջակա միջավայրի նկատմամբ անհանգստությունը հանգեցրել են ավտոարտադրողների հորիզոնի կտրուկ ընդլայնմանը և ստիպել նրանց զարգացնել և ներդնել ավելի ու ավելի նոր տեսակի վառելիք և շարժիչներ:

Այս վառելիքներից մեկը կկոչվի ջրածին: Ինչպես գիտեք, երբ ջրածինն ու թթվածինը միանում են, ջուր է ստացվում, ինչը նշանակում է, որ եթե այս գործընթացը դրվի մեքենայի շարժիչի հիմքում, ապա արտանետումը կլինի ոչ թե վտանգավոր գազերի և քիմիական տարրերի խառնուրդ, այլ սովորական ջուր:

Չնայած ջրածնային վառելիքի բջիջների (ՖԿ) օգտագործման հետ կապված որոշ տեխնիկական դժվարություններին, ավտոարտադրողները չեն պատրաստվում հանձնվել և արդեն մշակում են իրենց նոր մոդելները ջրածնով ՝ որպես վառելիք: 2011-ին Ֆրանկֆուրտի ավտոսրահում, ավտոարդյունաբերության առաջատարներից մեկը, Daimler AG- ը հանրությանը ներկայացրեց ջրածնով աշխատող Mercedes-Benz մի քանի նախատիպեր: Նույն թվականին կորեական Hyndai- ն հայտարարեց, որ կհրաժարվի էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների զարգացումից և կկենտրոնանա մեքենաների զարգացման վրա, որոնք կօգտագործեն ջրածնի վառելիքի բջիջներ:

Չնայած այս ակտիվ զարգացմանը, շատերը հստակ պատկերացնում են, թե կոնկրետ ինչ են այդ ջրածնի վառելիքի բջիջները և ինչ ունեն իրենց ներսում:

Իրավիճակը պարզելու համար դիմենք ջրածնի վառելիքի բջիջների պատմությանը:

Առաջինը, ով տեսականորեն նկարագրեց ջրածնի վառելիքի բջիջ ստեղծելու հնարավորությունը, գերմանացի Քրիստիան Ֆրիդրիխ Շոնբեյն էր: 1838 թվականին նա նկարագրեց սկզբունքը ժամանակի գիտական ամսագրերից մեկում:

Մեկ տարի անց: 1939 թվականին Ուելսի դատավոր սըր Սըր Ուիլյամ Ռոբերտ Գրովն ստեղծեց և ցուցադրեց գործնականում աշխատող ջրածնային մարտկոց: Բայց մարտկոցի արտադրած լիցքը բավարար չէր գյուտը լայնորեն օգտագործելու համար:

«Վառելիքի բջիջ» տերմինն առաջին անգամ օգտագործվել է 1889 թ.-ին հետազոտողներ Լյուդվիգ Մոնդի և Չարլզ Լանգերի կողմից, ովքեր փորձել են ստեղծել աշխատանքային վառելիքախցիկ ՝ օգտագործելով օդային և կոքսի վառարանի գազ: Մեկ այլ վարկածի համաձայն, առաջինը «վառելիքի բջիջ» տերմինը օգտագործեց Ուիլյամ Ուայթ Jaակսը: Նա նաև առաջինն էր, ով էլեկտրոլիտային լոգարանում օգտագործեց ֆոսֆորական թթու:

1920-ական թվականներին Գերմանիայում կատարված հետազոտությունները բացեցին կարբոնատային ցիկլը և պինդ օքսիդ վառելիքի բջիջները, որոնք այժմ օգտագործվում են:

1932 թվականին ինժեներ Ֆրենսիս Տ Բեկոնը սկսեց ջրածնի վառելիքի բջիջների վերաբերյալ իր ուսումնասիրությունները: Նրանից առաջ հետազոտողները էլեկտրոլիտային լոգարանում օգտագործում էին պլատինե ծակոտկեն էլեկտրոդներ և ծծմբական թթու: Պլատինը արտադրությունը շատ թանկացրեց, իսկ ծծմբական թթուն ստեղծեց լրացուցիչ դժվարություններ ՝ դրա կծուության պատճառով: Բեկոնը թանկարժեք պլատինը փոխարինեց նիկելով և ծծմբական թթվով պակաս քայքայիչ ալկալային էլեկտրոլիտով:

Բեկոնը անընդհատ կատարելագործում էր իր դիզայնը և 1959 թվականին կարողացավ հանրությանը ներկայացնել 5 կիլովատ հզորությամբ վառելիքի բջիջ, որն ի վիճակի էր հոսանք մատակարարել եռակցման մեքենային: Հետազոտողն իր TE- ն անվանել է «Բեկոնային բջիջ»:

1959-ի հոկտեմբերին Հարի Կառլ Իհրիգը ցույց տվեց 20 ձիաուժ հզորությամբ տրակտոր, որը դարձավ աշխարհում առաջին փոխադրամիջոցը, որն աշխատում է վառելիքի բջիջով:

1960-ականներին ամերիկյան General Electric- ն օգտագործեց Bacon վառելիքի բջիջի սկզբունքը և ստեղծեց էլեկտրաէներգիայի արտադրության համակարգ NASA- ի Երկվորյակների և Apollo տիեզերական ծրագրերի համար: ՆԱՍԱ-ն հաշվարկել է, որ միջուկային ռեակտորի օգտագործումը չափազանց թանկ է, և սովորական մարտկոցները կամ արևային մարտկոցները չափազանց շատ տարածք են պահանջում: Բացի այդ, ջրածնի վառելիքի բջիջները կարող էին նավը միաժամանակ մատակարարել էլեկտրաէներգիայով, իսկ անձնակազմին ՝ ջրով:

Hydրածնային վառելիքի առաջին ավտոբուսը կառուցվել է 1993 թվականին: 1997 թ.-ին Daimler Benz- ը և Toyota- ն արտադրող ընկերությունները ներկայացրեցին իրենց նախատիպերը մարդատար ավտոմեքենաների համար:

- facepla.net -

Մեկնաբանություններ:

Եվ նրանք մոռացան ասել ԽՍՀՄ-ում TE- ի վերաբերյալ աշխատանքի մասին, այնպես չէ՞:

երբ էլեկտրականություն է ստացվում, ջուր կձևավորվի: եւ որքան շատ առաջին, այնքան ավելին: Եվ հիմա եկեք պատկերացնենք, թե որքան արագ են կաթիլները խցանելու բոլոր վառելիքային բջիջները և գազի անցման ուղիները ՝ H2, O2: Եվ ինչպե՞ս է այս գեներատորը աշխատելու զրոյից ցածր ջերմաստիճանում:

Դուք առաջարկու՞մ եք այրել տասնյակ տոննա ածուխ ՝ տոննաներով մուր նետելով մթնոլորտ ջրածին ստանալու համար, և նորընտիր մթնոլորտի համար մի քանի ամպեր հոսանք ստանալու համար:
Ո՞ւր է տնտեսությունը շրջակա միջավայրի հետ:

Ահա սա `մտածողության ոսկորը:
Ինչու այրել ածուխի տոննա: Մենք ապրում ենք 21-րդ դարում, և արդեն կան տեխնոլոգիաներ, որոնք մեզ թույլ են տալիս էներգիա ստանալ ՝ ընդհանրապես ոչինչ չայրելով: Մնում է միայն գրագետ կուտակել այս էներգիան `հետագա հարմարավետ օգտագործման համար:

Գործարար Դանիլա Շապոշնիկովն ասում է, որ ինքը պարտավորվել է արտադրանքը լաբորատորիայից շուկա բերել: AT Energy ստարտափը ջրածնի վառելիքի բջիջներ է պատրաստում, որոնք անօդաչու թռչող սարքերը կկարողանան շատ անգամ ավելի երկար թռչել, քան հիմա:

Ձեռնարկատեր Դանիլա Շապոշնիկովը օգնում է գիտնականներ Յուրի Դոբրովոլսկուն և Սերգեյ Նեֆեդկինին առևտրի մեջ հանել իրենց գյուտը ՝ կոմպակտ ջրածնային վառելիքի բջիջներ, որոնք կարող են աշխատել մի քանի ժամ ՝ առանց վախի ցրտահարության և խոնավության: Նրանց ստեղծած AT Energy ընկերությունն արդեն ներգրավել է շուրջ 100 միլիոն ռուբլի: ներդրումներ և պատրաստվում է նվաճել 7 միլիարդ դոլար արժողությամբ անօդաչու թռչող սարքերի համաշխարհային շուկան, որոնք մինչ այժմ հիմնականում օգտագործում են լիթիում-իոնային մարտկոցներ:

Լաբորատորիայից շուկա

Բիզնեսը սկսվեց այն ժամանակ, երբ Շապոշնիկովը հանդիպեց էներգետիկայի և էլեկտրաքիմիայի բնագավառի երկու գիտությունների դոկտորների ՝ Դոբրովոլսկու ՝ Չեռնոգոլովկայի Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի քիմիական ֆիզիկայի խնդիրների ինստիտուտից և Նեֆեդկինից, որը ղեկավարում է Մոսկվայի էներգետիկայի ջրածնի էներգիայի կենտրոնը: Ինստիտուտ Պրոֆեսորները գաղափար ունեին, թե ինչպես պատրաստել ցածր ջերմաստիճանի վառելիքային բջիջներ, բայց նրանք չէին հասկանում, թե ինչպես իրենց գյուտը շուկա հանել: «Ես հանդես էի գալիս որպես ձեռնարկատեր-ներդրող, ով ռիսկի էր դիմում ապրանքը լաբորատորիայից շուկա դուրս բերելուն», - հիշում է Շապոշնիկովը RBC- ին տված հարցազրույցում:

2012-ի օգոստոսին Շապոշնիկովը, Դոբրովոլսկին և Նեֆեդկինը գրանցեցին AT Energy- ն (AT Energy LLC) և սկսեցին նախատիպեր պատրաստել: Ընկերությունը դիմեց և դարձավ Սկոլկովոյի բնակիչ: 2013-ի ընթացքում Չեռնոգոլովկայի ինստիտուտի վարձակալած բազայում AT Energy- ի հիմնադիրները աշխատում էին վառելիքի բջիջների մարտկոցների արմատական երկարացման վրա: «Չեռնոգոլովկան գիտական քաղաք է, այնտեղ շատ հեշտ է գտնել և ներգրավել լաբորանտներ, ինժեներներ և էլեկտրաքիմիկոսներ», - ասում է Շապոշնիկովը: Հետո AT Energy- ն տեղափոխվեց Չեռնոգոլովի տեխնոպարկ: Այնտեղ հայտնվեց առաջին արտադրանքը ՝ անօդաչու թռչող սարքերի համար վառելիքի բջիջ:

AT Energy- ի կողմից մշակված վառելիքի բջիջի «սիրտը» թաղանթ-էլեկտրոդային միավորն է, որում տեղի է ունենում էլեկտրաքիմիական ռեակցիա. Մի կողմից թթվածնով օդը մատակարարվում է, մյուս կողմից `սեղմված ջրածնի գազը, էներգիան առաջանում է որպես ջրածնի օքսիդացման քիմիական ռեակցիայի արդյունք:

Իրական արտադրանքի համար AT Energy- ն կարողացավ ստանալ Սկոլկովոյի երկու դրամաշնորհ (գրեթե 47 միլիոն ռուբլու չափով), ինչպես նաև ներգրավել շուրջ 1 միլիոն ԱՄՆ դոլարի ներդրումներ: Նախագծին վստահում էին North Energy Ventures ֆոնդը (ստացել է AT Energy- ի 13.8% -ը, նրա գործընկերն է ինքը ՝ Շապոշնիկովը), Phystech Ventures վենչուրային ֆոնդը (13.8%), որը հիմնադրել են Մոսկվայի ֆիզիկայի և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի շրջանավարտները և ծրագրավորողը: Մորտոն (10%); Շապոշնիկովն ու Դոբրովոլսկին այժմ ուղղակիորեն տիրապետում են AT Energy- ի 26,7% -ին, իսկ Նեֆեդկինը ՝ 9% (բոլորը ՝ ըստ իրավաբանական անձանց Միացյալ պետական ռեգիստրի):

AT էներգիան թվերով
Մոտ 1 00 միլիոն ռուբլի- ներգրավված ներդրումների ընդհանուր գումարը
3-30 կգ- անօդաչուների այն զանգվածը, որի համար AT Energy- ն արտադրում է էներգահամակարգեր
7 միլիարդ դոլարտարեկան - անօդաչու թռչող սարքերի համաշխարհային շուկայի ծավալը 2015 թ
90 միլիոն դոլար- ռազմական անօդաչու թռչող սարքերի ռուսական շուկայի ծավալը 2014 թ
5 միլիոն դոլար- Ռուսաստանի քաղաքացիական անօդաչու թռչող սարքերի շուկայի ծավալը 2014 թ
2.6 միլիարդ դոլար- վառելիքային բջիջների համաշխարհային շուկայի ծավալը 2014 թ
Աղբյուրը ՝ Ընկերության տվյալներ, Business Insider, Markets & Markets

Թռչում է ավելի երկար, նույնիսկ ավելի երկար

Այսօր աշխարհի անօդաչու թռչող սարքերի գրեթե 80% -ը օգտագործում է էլեկտրական շարժիչներ, որոնք սնուցվում են լիթիում-իոն կամ լիթիում-պոլիմերային մարտկոցներով: «Մարտկոցների ամենամեծ խնդիրն այն է, որ դրանք չափի սահմանափակումներ ունեն: Եթե ուզում եք կրկնակի շատ էներգիա, դրեք մեկ այլ մարտկոց, և մեկ այլ և այլն: Իսկ անօդաչու թռչող սարքերում ամենակարեւոր պարամետրը դրա զանգվածն է », - բացատրում է Շապոշնիկովը:

Անօդաչուի քաշը որոշում է դրա ծանրաբեռնվածությունը `սարքերի քանակը, որոնք կարող են կախված լինել դրա վրա (օրինակ` տեսախցիկներ, ջերմային պատկերիչներ, սկանավորող սարքեր և այլն), ինչպես նաև թռիչքի ժամանակը: Այսօր անօդաչու թռչող սարքերը հիմնականում թռչում են կես ժամից մեկուկես ժամ: «Դա կես ժամվա ընթացքում հետաքրքիր չէ», - ասում է Շապոշնիկովը: - Պարզվում է, հենց որ այն օդ բարձրացաք, մարտկոցը փոխելու ժամանակն է: Բացի այդ, լիթիում-իոնային մարտկոցները քմահաճ են վարվում ենթալեզոնային ջերմաստիճանում: Շապոշնիկովը պնդում է, որ AT Energy- ում մշակված վառելիքի բջիջները թույլ են տալիս անօդաչու թռչող սարքերին թռչել հինգ անգամ ավելի երկար `երկուսուկեսից չորս ժամ, և նրանք չեն վախենում ցրտահարությունից (մինչև մինուս 20 աստիճան):

AT Energy- ն իր մարտկոցների համար օգտագործում է սպառման նյութեր և բաղադրիչներ ինչպես Ռուսաստանում, այնպես էլ արտերկրում: «Գիտական զարգացումների համար նախատեսված են փոքր խմբաքանակներ, ուստի մենք դեռ չենք կարող տալ մեզ անհրաժեշտ բաղադրիչների հնարավոր արտադրողներին, որպեսզի նրանք կարողանան տեղայնացնել իրենց արտադրությունը», - բացատրում է Շապոշնիկովը:

2014-ին AT Energy- ն իր առաջին պայմանագրերը կատարեց. Իր մարտկոցների վրա հիմնված մարտկոցների 20 համակարգ մատակարարեց զինվորականներին (Շապոշնիկովը հաճախորդի անունը չի տալիս): Դրանք օգտագործվել են նաև AFM- սերվերների անօդաչու սարքերի վերազինման համար, որոնք դրանք օգտագործում էին Սոչիի Օլիմպիական խաղերը նկարահանելիս: «Ընկերության նպատակներից մեկը անօդաչու թռչող սարքերի վրա մեր համակարգերի փորձարկումն էր, և մեզ համար միտք չուներ ՝ դրա դիմաց մեզ վճարե՞լ են, թե ոչ», - հիշում է Շապոշնիկովը: Մինչ օրս AT Energy- ն կնքել է մի շարք պայմանագրեր և նախապայմանագրեր, որոնց հավանական եկամուտը, ըստ Շապոշնիկովի, 100 միլիոն ռուբլի է: (հիմնականում պետական մարմինների հետ):

Շապոշնիկովը չի բացահայտում AT Energy- ի ֆինանսական արդյունքները: Ըստ Kontur.Fokus- ի, 2014 թվականին ընկերությունն ունեցել է 12,4 միլիոն ռուբլու եկամուտ: և 1,2 միլիոն ռուբլու զուտ վնաս: Ըստ Շապոշնիկովի, AT Energy- ի կողմից արտադրված մինչև 0,5 կՎտ հզորությամբ վառելիքի բջիջների արժեքը տատանվում է $ 10-25 հազարի սահմաններում `կախված անօդաչու թռչող սարքի տեսակից, առջև դրված խնդիրներից, թռիչքի տևողությունից: և այլ պարամետրեր:

Ռուբլու արժեզրկումը, ըստ Շապոշնիկովի, կդյուրացնի ընկերության մուտքը համաշխարհային շուկա: «Մենք մեր առջև խնդիր ենք դրել 2016-ին` կապեր հաստատել արևմտյան խաղացողների հետ, և 2017-ին պատրաստել առաջին ապրանքները արտասահմանյան անօդաչու թռչող սարքերի հիմնական տեսակների համար », - ասում է նա:

ՆԵՐԴՐՈ

«AT Energy- ին հաջողվել է ստեղծել եզակի բնութագրերով վառելիքախցիկ»

Սկոլկովո հիմնադրամի էներգաարդյունավետ տեխնոլոգիաների կլաստերի Օլեգ Պերտովսկի, գործառնությունների տնօրեն

«Նրանք կարողացան պատրաստել սարք, որը ցածր ջերմաստիճաններում է աշխատում ՝ միաժամանակ բավականին կոմպակտ և էժան: Գիտությամբ զբաղվող նախագծերի համար չորս տարին կարճ ժամանակահատված է, ուստի, մեր կարծիքով, դրանք ընթանում են բնականոն տեմպերով: UAV- ները վառելիքի բջիջների օգտագործման առավել ակնհայտ և խոստումնալից տարածքներից մեկն են: Փոխարինելով էլեկտրաէներգիայի աղբյուրը ՝ անօդաչուն կկարողանա մի քանի անգամ ավելացնել նույն զանգվածային բնութագրերով թռիչքի ժամանակը: Գոյություն ունի նաև ինքնավար էլեկտրամատակարարման շուկա, օրինակ `բջջային ցանցերի համար, որտեղ հեռավոր էներգետիկ էլեկտրահաղորդման մեծ անհրաժեշտություն կա հեռավոր շրջաններում, որտեղ էլեկտրական ցանցերը միացված չեն»:

«Մրցակցային արտադրանքի ստեղծումը և այս շուկա մուտք գործելը զգալի ներդրումային ռիսկեր ունեն»

Սերգեյ Ֆիլիմոնով, GS Venture կորպորատիվ վենչուրային ֆոնդի ղեկավար (GS խմբի մաս)

«Բարձր հզորությամբ վառելիքի բջիջների շուկան շատ ավելի ընդարձակ և բարդ է, քան անօդաչու թռչող սարքերի արդյունաբերությունը: Բայց վառելիքի բջիջները ստիպված կլինեն մրցել գոյություն ունեցող էներգիայի մի շարք աղբյուրների հետ `ինչպես արդյունավետության, այնպես էլ ծախսերի տեսանկյունից: Մրցակցային արտադրանքի ստեղծումը և այս շուկա մուտք գործելը ներդրումային լուրջ ռիսկեր է պարունակում: GS Venture- ի համար անօդաչու թռչող սարքերը և վառելիքի բջիջները բավականին հետաքրքիր են, բայց հիմնադրամը պատրաստ չէ ներդրումներ կատարել ստարտափի մեջ, միայն այն պատճառով, որ այս ընկերությունը աշխատում է զարգացող տարածքում և ուղղված է ակտիվորեն զարգացող շուկային:

Հաճախորդներ

«Սա շուկայում լավագույն տեխնոլոգիան է, բայց չափազանց թանկ»:

Copter Express- ի հիմնադիր և գլխավոր տնօրեն Օլեգ Պանֆիլենոկը

«AT Energy- ն ունի շատ ուժեղ տեխնոլոգիա: «Վառելիքի բջիջը գումարած ջրածնի գլան» համադրությունը թույլ է տալիս հասնել վստահ էներգիայի ինտենսիվության, զգալիորեն ավելի բարձր, քան լիթիում-պոլիմերային կամ լիթիում-իոնային մարտկոցներում: Մենք արդեն նախագծել ենք քարտեզագրական անօդաչու թռչող սարք, մոտ 1 մետր տրամագծով, մեծ տարածքով թռչելու համար. Եթե դրա վրա դնեք ջրածնի վառելիքի բջիջներ, այն կթռչի մինչև չորս ժամ: Դա հարմար և արդյունավետ կլիներ, սարքը մի քանի անգամ վայրէջք կատարելու կարիք չի լինի վերալիցքավորելու համար:

Այս պահին սա, անկասկած, շուկայի լավագույն տեխնոլոգիան է, բայց կա մեկ խնդիր. Այն մեզ համար չափազանց թանկ է: AT Energy- ի մեկ մարտկոցը կարող է արժենալ մոտ 500 հազար ռուբլի: - լիթիում-պոլիմերային մարտկոցից ավելի մեծության կարգ: Այո, դա մեկ ու կես անգամ ավելի էժան է, քան արտասահմանյան գործընկերները, բայց մեզ տասը է պետք: Մենք բյուջե ունեցող զինվորականներ չենք, մենք առևտրային ընկերություն ենք և պատրաստ չենք մեծ գումարներ վճարել: Սա զինվորականների համար անօդաչուի հատկություններն ավելի կարևոր են, քան դրա արժեքը, բայց առևտրի համար, ընդհակառակը, ավելի լավ է թույլ տալ, որ դա ավելի վատ լինի, բայց ավելի էժան »:

«Անօդաչուի թռիչքի ժամանակը շատ առաջադրանքների համար ամենակարևոր գործոնն է»:

Ընկերությունների անօդաչու համակարգերի խմբի գլխավոր տնօրեն Մաքսիմ Շինկեվիչ

«Մենք շատ լավ ծանոթ ենք AT Energy- ին և նրանց հետ համագործակցության պայմանագիր ենք կնքել: Վերջերս մենք ավարտեցինք նոր մեծ չափի մուլտիկլատորի մշակումը մինչև 2 կգ բեռնվածքով, որը կմատակարարվի AT Energy վառելիքի բջիջներից և դրանք կթռչի 2,5-ից 4 ժամ: Լիթիումի մարտկոցների վրա այդպիսի անօդաչու թռչող սարքը կթռչեր ընդամենը 30 րոպե: Այս անօդաչու թռչող սարքը կարող է օգտագործվել ինչպես քաղաքացիական, այնպես էլ ռազմական նպատակներով. Սա տեսախուզման համալիր է մարդկանց որոնման և փրկության համար, մենք արդեն պատրաստ ենք այն շարադրել: Մենք դրա համար արդեն ունենք առաջին քաղաքացիական հաճախորդը, հենց որ դա ցույց տանք գործողության մեջ, այլ պայմանագրեր կհայտնվեն:

Վառելիքի բջիջների զանգվածային օգտագործման հիմնական խնդիրներից մեկը դրանց լիցքավորման համար կայանների ցանցի բացակայությունն է: Դրանք ավելի թանկ են, քան մարտկոցները (արդյունքում դրանց օգտագործմամբ անօդաչու թռչող սարքի արժեքն աճում է 15% -ով), բայց դրա դիմաց դուք ստանում եք թռիչքի տևողության բարձրացում ավելի քան երկու անգամ: Անօդաչուի թռիչքի ժամանակը շատ առաջադրանքների համար ամենակարևոր գործոնն է »:

Նատալիա Սուվորովան

Cանաչման գիտության և տեխնոլոգիայի էկոլոգիա. Ջրածնի էներգիան ամենաարդյունավետ արդյունաբերություններից մեկն է, և վառելիքի բջիջները այն պահում են նորարարական տեխնոլոգիաների առաջնագծում:

Վառելիքի բջիջը էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի միջոցով ջրածնով հարուստ վառելիքից արդյունավետ արտադրող սարք է:

Վառելիքի բջիջը մարտկոցին նման է նրանով, որ այն քիմիական ռեակցիայի միջոցով առաջացնում է ուղղակի հոսանք: Կրկին, մարտկոցի նման, վառելիքի բջիջը ներառում է անոդ, կաթոդ և էլեկտրոլիտ: Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն մարտկոցների, վառելիքի բջիջները չեն կարող էլեկտրական էներգիա կուտակել, չեն լիցքաթափվում և լիցքավորելու համար էլեկտրաէներգիա չեն պահանջում: Վառելիքի բջիջները կարող են շարունակաբար էլեկտրաէներգիա արտադրել, քանի դեռ վառելիքի և օդի պաշար ունեն: Աշխատող վառելիքի բջիջը նկարագրելու ճիշտ տերմինը բջջային համակարգ է, քանի որ որոշ օժանդակ համակարգեր պահանջվում են ճիշտ գործելու համար:

Ի տարբերություն էլեկտրաէներգիայի այլ գեներատորների, ինչպիսիք են ներքին այրման շարժիչները կամ տուրբինները, որոնք աշխատում են գազով, ածուխով, մազութով և այլն, վառելիքի բջիջները չեն այրում վառելիքը: Սա նշանակում է ոչ մի աղմկոտ բարձր ճնշման ռոտոր, ոչ մի ուժեղ արտանետվող աղմուկ, ոչ մի թրթռում: Վառելիքի բջիջները էլեկտրականություն են առաջացնում լուռ էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի միջոցով: Վառելիքի բջիջների մեկ այլ առանձնահատկությունն այն է, որ դրանք վառելիքի քիմիական էներգիան ուղղակիորեն վերածեն էլեկտրաէներգիայի, ջերմության և ջրի:

Վառելիքի բջիջները բարձր արդյունավետություն ունեն և մեծ քանակությամբ ջերմոցային գազեր չեն առաջացնում, ինչպիսիք են ածխաթթու գազը, մեթանը և ազոտի օքսիդը: Վառելիքի բջիջների կողմից արտադրվող միակ արտանետումները գոլորշու և փոքր քանակությամբ ածխաթթու գազի տեսքով ջուրն է, որն ընդհանրապես չի արտանետվում, եթե որպես վառելիք օգտագործվում է մաքուր ջրածին: Վառելիքի բջիջները հավաքվում են հավաքույթների, ապա առանձին ֆունկցիոնալ մոդուլների:

Ինչպես են աշխատում վառելիքի բջիջները

Վառելիքի բջիջները արտադրում են էլեկտրաէներգիա և ջերմություն էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արդյունքում, որը տեղի է ունենում էլեկտրոլիտի, կաթոդի և անոդի միջոցով:

Անոդն ու կատոդը բաժանվում են էլեկտրոլիտով, որն անցկացնում է պրոտոններ: Hydրածինը անոդ մտնելուց և թթվածինը կաթոդ մտնելուց հետո սկսվում է քիմիական ռեակցիա, որի արդյունքում առաջանում են էլեկտրական հոսանք, ջերմություն և ջուր: Անոդային կատալիզատորի վրա մոլեկուլային ջրածինը տարանջատվում է և կորցնում էլեկտրոնները: Hydրածնի իոնները (պրոտոնները) անցկացվում են էլեկտրոլիտի միջով դեպի կաթոդ, իսկ էլեկտրոններն անցնում են էլեկտրոլիտի միջով և անցնում արտաքին էլեկտրական շղթայի միջով ՝ ստեղծելով ուղղակի հոսանք, որը կարող է օգտագործվել սարքավորումների էլեկտրամատակարարման համար: Կաթոդային կատալիզատորի վրա թթվածնի մոլեկուլը միանում է էլեկտրոնի հետ (որը մատակարարվում է արտաքին հաղորդակցությունից) և մուտքային պրոտոնով և առաջացնում ջուր, որը միակ արձագանքման արտադրանքն է (գոլորշու և (կամ հեղուկի տեսքով):

Հետևյալը համապատասխան արձագանքն է.

Արձագանքն անոդում. 2H2 => 4H + + 4e-
Կաթոդային ռեակցիա ՝ O2 + 4H + + 4e- => 2H2O
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H2 + O2 => 2H2O

Վառելիքի բջիջների տեսակները

Տարբեր տեսակի ներքին այրման շարժիչների առկայության նման, կան տարբեր տեսակի վառելիքային բջիջներ. Վառելիքի բջիջների համապատասխան տեսակի ընտրությունը կախված է կիրառությունից:Վառելիքի բջիջները բաժանված են բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ջերմաստիճանի: Temperatureածր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջները որպես վառելիք պահանջում են համեմատաբար մաքուր ջրածին:

Սա հաճախ նշանակում է, որ վառելիքի վերամշակումը պահանջվում է առաջնային վառելիքը (օրինակ ՝ բնական գազը) մաքուր ջրածնի վերածելու համար: Այս գործընթացը սպառում է լրացուցիչ էներգիա և պահանջում է հատուկ սարքավորում: Բարձր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջները կարիք չունեն այս լրացուցիչ ընթացակարգի, քանի որ դրանք կարող են «ներքին փոխակերպել» վառելիքը բարձր ջերմաստիճաններում, ինչը նշանակում է, որ ջրածնի ենթակառուցվածքներում ներդրումներ կատարելու անհրաժեշտություն չկա:

Վառելիքի բջիջները ՝ հալված կարբոնատի (RKTE) հիման վրա:

Հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջները բարձր ջերմաստիճանի վառելիքային բջիջներ են: Բարձր գործառնական ջերմաստիճանը թույլ է տալիս բնական գազն օգտագործել ուղղակիորեն առանց պրոցեսորի և վառելիքի ցածր ջերմային արժեք ունեցող վառելիքի գազ `արտադրական գործընթացների վառելիքներում և այլ աղբյուրներից: Այս գործընթացը մշակվել է 1960-ականների կեսերին: Այդ ժամանակից ի վեր արտադրության տեխնոլոգիան, կատարումը և հուսալիությունը բարելավվել են:

RKTE- ի աշխատանքը տարբերվում է վառելիքի այլ բջիջներից: Այս բջիջները օգտագործում են էլեկտրոլիտ հալված կարբոնատային աղերի խառնուրդից: Ներկայումս օգտագործվում են երկու տեսակի խառնուրդներ ՝ լիթիումի կարբոնատ և կալիումի կարբոնատ կամ լիթիումի կարբոնատ և նատրիումի կարբոնատ: Կարբոնատային աղերը հալեցնելու և էլեկտրոլիտում իոնների շարժունակության բարձր աստիճանի հասնելու համար հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտով վառելիքային բջիջները գործում են բարձր ջերմաստիճաններում (650 ° C): Արդյունավետությունը տատանվում է 60-80% -ի սահմաններում:

650 ° C ջերմաստիճանում տաքացնելիս աղերը դառնում են կարբոնատ իոնների (CO32-) հաղորդիչ: Այս իոնները կաթոդից անցնում են անոդ, որտեղ ջրածնի հետ համատեղվում են ջուր, ածխաթթու գազ և ազատ էլեկտրոններ: Այս էլեկտրոնները արտաքին էլեկտրական շղթայի միջոցով վերադառնում են դեպի կաթոդ ՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք և ջերմություն որպես ենթամթերք:

Անոդային ռեակցիա. CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e-
Կաթոդային ռեակցիա. CO2 + 1 / 2O2 + 2e- => CO32-
Տարրի ընդհանուր արձագանքը. H2 (գ) + 1 / 2O2 (գ) + CO2 (կաթոդ) => H2O (գ) + CO2 (անոդ)

Հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջների բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը որոշակի առավելություններ ունի: Բարձր ջերմաստիճանում բնական գազը ներքին բարեփոխում է կատարում ՝ վերացնելով վառելիքի պրոցեսորի անհրաժեշտությունը: Բացի այդ, առավելությունները ներառում են շինարարության ստանդարտ նյութեր օգտագործելու հնարավորությունը, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատե թերթը և էլեկտրոդների վրա նիկելի կատալիզատորը: Թափոնների ջերմությունը կարող է օգտագործվել արտադրության և առևտրի տարբեր նպատակներով բարձր ճնշման գոլորշի առաջացնելու համար:

Էլեկտրոլիտում բարձր արձագանքման ջերմաստիճանը նույնպես ունի առավելություններ: Բարձր ջերմաստիճանի օգտագործումը երկար ժամանակ է պահանջում `օպտիմալ աշխատանքային պայմաններին հասնելու համար, և համակարգը ավելի դանդաղ է արձագանքում էներգիայի սպառման փոփոխություններին: Այս բնութագրերը թույլ են տալիս օգտագործել վառելիքի բջիջների տեղադրումները հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտով `կայուն էներգիայի պայմաններում: Բարձր ջերմաստիճանը կանխում է վառելիքի բջիջին ածխածնի օքսիդի վնասը, «թունավորումը» և այլն:

Հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջները հարմար են խոշոր ստացիոնար կայանքներում օգտագործելու համար: Արդյունաբերականորեն արտադրվում են 2.8 ՄՎտ ելքային էլեկտրաէներգիա ունեցող ջերմային էլեկտրակայաններ: Մշակվում են մինչև 100 ՄՎտ ելքային հզորությամբ տեղադրումներ:

Ֆոսֆորական թթու վառելիքի բջիջներ (FCTE):

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվային վառելիքի բջիջները առաջին վառելիքային բջիջներն էին առեւտրային օգտագործման համար: Այս գործընթացը մշակվել է 1960-ականների կեսերին և փորձարկվել է 1970-ականներից: Այդ ժամանակից ի վեր կայունությունը բարձրացել է, կատարողականը ՝ նվազել, և ծախսը ՝ իջեցվել:

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի վրա հիմնված վառելիքային բջիջները օգտագործում են էլեկտրոլիտ ՝ հիմնվելով ֆոսֆորական թթվի (H3PO4) վրա, մինչև 100% կոնցենտրացիայով: Ֆոսֆորական թթվի իոնային հաղորդունակությունը ցածր ջերմաստիճանում ցածր է, այդ պատճառով էլ այս վառելիքային բջիջները օգտագործվում են մինչև 150–220 ° C ջերմաստիճանում:

Վառելիքի այս տեսակի լիցքի կրիչը ջրածինն է (H +, պրոտոն): Նման պրոցես է տեղի ունենում պրոտոնային փոխանակման թաղանթով (MOPTE) վառելիքի բջիջներում, որում անոդին մատակարարվող ջրածինը բաժանվում է պրոտոնների և էլեկտրոնների: Պրոտոնները անցնում են էլեկտրոլիտի միջով և միանում կաթոդի օդի թթվածնի հետ `կազմելով ջուր: Էլեկտրոնները ուղեկցվում են արտաքին էլեկտրական շղթայի միջոցով ՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք: Ստորև բերված են այն ռեակցիաները, որոնք առաջացնում են էլեկտրաէներգիա և ջերմություն:

Արձագանքն անոդում. 2H2 => 4H + + 4e-
Կաթոդային ռեակցիա ՝ O2 (գ) + 4H + + 4e- => 2H2O
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H2 + O2 => 2H2O

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի հիման վրա վառելիքի բջիջների արդյունավետությունը ավելի քան 40% է, էլեկտրական էներգիա առաջացնելիս: Combinedերմության և էլեկտրաէներգիայի համակցված արտադրության դեպքում ընդհանուր արդյունավետությունը կազմում է շուրջ 85%: Բացի այդ, հաշվի առնելով աշխատանքային ջերմաստիճանը, թափոնների ջերմությունը կարող է օգտագործվել ջուրը տաքացնելու և մթնոլորտային ճնշման տակ գոլորշի առաջացնելու համար:

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի հիման վրա վառելիքի բջիջների վրա ջերմային էլեկտրակայանների բարձր կատարողականությունը ջերմության և էլեկտրաէներգիայի համակցված արտադրության մեջ այս տեսակի վառելիքի բջիջների առավելություններից մեկն է: Բույսերը օգտագործում են ածխաթթու գազ ՝ մոտ 1.5% կոնցենտրացիայով, ինչը զգալիորեն ընդլայնում է վառելիքի ընտրությունը: Բացի այդ, CO2- ը չի ազդում էլեկտրոլիտի և վառելիքի բջիջի աշխատանքի վրա. Այս տեսակի բջիջներն աշխատում են բարեփոխված բնական վառելիքի հետ: Պարզ դիզայնը, էլեկտրոլիտի ցածր անկայունությունը և կայունության բարձրացումը նույնպես վառելիքի այս տիպի առավելություններն են:

Արդյունաբերականորեն արտադրվում են ջերմային էլեկտրակայաններ `մինչև 400 կՎտ ելքային էլեկտրաէներգիա: Համապատասխանաբար փորձարկվել են 11 ՄՎտ հզորության միավորները: Մշակվում են մինչև 100 ՄՎտ ելքային հզորությամբ տեղադրումներ:

Մեմբրանի պրոտոնային փոխանակման վառելիքի բջիջներ (MOPTE)

Մեմբրանի վառելիքի բջիջները համարվում են վառելիքի բջիջների լավագույն տեսակը տրանսպորտային միջոցների էներգիայի արտադրման համար, որոնք կարող են փոխարինել բենզինային և դիզելային վառելիքի ներքին այրման շարժիչները: Այս վառելիքային բջիջները առաջին անգամ օգտագործվել է ՆԱՍԱ-ի կողմից Երկվորյակների ծրագրի համար: Այսօր մշակվում և ցուցադրվում են 1W- ից 2 կՎտ հզորությամբ MOPTE միավորներ:

Այս վառելիքային բջիջները որպես էլեկտրոլիտ օգտագործում են պինդ պոլիմերային թաղանթ (բարակ պլաստիկ թաղանթ): Polyրով ներծծվելիս այս պոլիմերը թույլ է տալիս պրոտոններին անցնել, բայց էլեկտրոն չի վարում:

Արձագանքն անոդում. 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e-
Կաթոդային ռեակցիա. O2 + 2H2O + 4e- => 4OH-
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H2 + O2 => 2H2O

Վառելիքի այլ տիպերի համեմատ, պրոտոնային փոխանակման մեմբրանի վառելիքային բջիջները ավելի շատ էներգիա են արտադրում վառելիքի բջիջի տվյալ ծավալի կամ քաշի համար: Այս հատկությունը նրանց թույլ է տալիս լինել կոմպակտ և թեթև: Բացի այդ, գործառնական ջերմաստիճանը 100 ° C- ից պակաս է, ինչը թույլ է տալիս արագ սկսել գործարկումը: Այս բնութագրերը, ինչպես նաև էներգիայի արտադրությունն արագորեն փոխելու ունակությունը ընդամենը մի քանի առանձնահատկություններ են, որոնք այդ վառելիքի բջիջները դարձնում են մեքենայի օգտագործման գլխավոր թեկնածուն:

Մեկ այլ առավելությունն այն է, որ էլեկտրոլիտը պինդ, այլ ոչ հեղուկ նյութ է: Կաթոդում և անոդում գազեր պահելը ավելի հեշտ է ամուր էլեկտրոլիտի միջոցով, ուստի այդպիսի վառելիքային բջիջները ավելի էժան են արտադրվում: Համեմատած այլ էլեկտրոլիտների հետ, ամուր էլեկտրոլիտ օգտագործելիս կողմնորոշման նման դժվարություններ չկան, կոռոզիայից առաջանալու պատճառով ավելի քիչ խնդիրներ կան, ինչը հանգեցնում է բջջի և դրա բաղադրիչների ավելի երկար կյանքին:

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջներ (SOFC)

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջները վառելիքի բջիջներն են, որոնք ունեն ամենաբարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը: Գործող ջերմաստիճանը կարող է փոփոխվել ՝ 600 ° C- ից մինչև 1000 ° C, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել տարբեր տեսակի վառելիք ՝ առանց հատուկ նախամշակման Նման բարձր ջերմաստիճանը կարգավորելու համար օգտագործվող էլեկտրոլիտը բարակ, կերամիկական հիմքով պինդ մետաղական օքսիդ է, հաճախ իտրիումի և ցիրկոնիումի խառնուրդ, որը թթվածնի (O2-) իոնների հաղորդիչ է: Կոշտ օքսիդի վառելիքի բջիջների օգտագործման տեխնոլոգիան զարգանում է 1950-ականների վերջերից: և ունի երկու կազմաձևեր `հարթ և գլանային:

Կոշտ էլեկտրոլիտը ապահովում է գազի հերմետիկորեն կնքված անցումը մեկ էլեկտրոդից մյուսը, մինչդեռ հեղուկ էլեկտրոլիտները տեղակայված են ծակոտկեն ենթաշերտում: Այս տեսակի վառելիքի լիցքի կրիչը թթվածնի իոն է (O2-): Կաթոդում օդից թթվածնի մոլեկուլները բաժանվում են թթվածնի իոնի և չորս էլեկտրոնների: Թթվածնի իոնները անցնում են էլեկտրոլիտի միջով և ջրածնի հետ համատեղվում են չորս ազատ էլեկտրոն: Էլեկտրոնները ուղեկցվում են արտաքին էլեկտրական շղթայի միջոցով ՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք և թափոնների ջերմություն:

Արձագանքն անոդում. 2H2 + 2O2- => 2H2O + 4e-
Կաթոդային ռեակցիա. O2 + 4e- => 2O2-
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H2 + O2 => 2H2O

Առաջացած էլեկտրական էներգիայի արդյունավետությունը վառելիքի բոլոր բջիջներից ամենաբարձրն է ՝ մոտ 60%: Բացի այդ, բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը հնարավորություն է տալիս ջերմության և էլեկտրաէներգիայի համակցված արտադրությունը բարձր ճնշման գոլորշի առաջացնել: Բարձր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջը տուրբինի հետ համատեղելը հնարավորություն է տալիս ստեղծել հիբրիդ վառելիքի բջիջ `էլեկտրական էներգիայի արտադրության արդյունավետությունը մինչև 70% բարձրացնելու համար:

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջները գործում են շատ բարձր ջերմաստիճանում (600 ° C - 1000 ° C), ինչը երկար ժամանակ է պահանջում օպտիմալ աշխատանքային պայմաններին հասնելու համար, և համակարգը ավելի դանդաղ է արձագանքում էներգիայի սպառման փոփոխություններին: Նման բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանում փոխարկիչը չի պահանջվում վառելիքից ջրածինը վերականգնելու համար, ինչը թույլ է տալիս ջերմաէլեկտրակայանին աշխատել համեմատաբար անմաքուր վառելիքներով, որոնք առաջանում են ածուխի կամ թափոնների գազի գազաֆիկացումից և այլ նմանատիպերից: Բացի այդ, այս վառելիքի բջիջը գերազանց է բարձր էներգիայի շահագործման համար, ներառյալ արդյունաբերական և խոշոր կենտրոնական էլեկտրակայանները: 100 կՎտ ելքային էլեկտրական հզորությամբ մոդուլները վաճառքում առկա են:

Ուղղակի մեթանոլի օքսիդացման վառելիքի բջիջներ (POMTE)

Մեթանոլի ուղղակի օքսիդացումով վառելիքի բջիջների օգտագործման տեխնոլոգիան անցնում է ակտիվ զարգացման շրջան: Այն հաջողությամբ հաստատվել է բջջային հեռախոսների, դյուրակիր համակարգիչների, ինչպես նաև շարժական էներգիայի աղբյուրների ստեղծման ոլորտում: թե ինչի է միտված այդ տարրերի հետագա օգտագործումը:

Ուղղակի մեթանոլի օքսիդացումով վառելիքի բջիջների դիզայնը նման է պրոտոնային փոխանակման թաղանթով (MOPTE) վառելիքի բջիջներին, այսինքն. որպես էլեկտրոլիտ օգտագործվում է պոլիմեր, իսկ ջրածնի իոն (պրոտոն) ՝ որպես լիցքակիր: Այնուամենայնիվ, հեղուկ մեթանոլը (CH3OH) անոդում ջրի առկայության դեպքում օքսիդանում է CO2, ջրածնի իոնների և էլեկտրոնների արտանետմամբ, որոնք ուղեկցվում են արտաքին էլեկտրական շղթայի միջոցով ՝ դրանով իսկ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք: Hydրածնի իոններն անցնում են էլեկտրոլիտով և արձագանքում օդից թթվածնի և արտաքին էլեկտրական էլեկտրոնների հետ `անոդում ջուր կազմելով:

Արձագանքն անոդում. CH3OH + H2O => CO2 + 6H + + 6e-
Կաթոդային ռեակցիա ՝ 3 / 2O2 + 6H + + 6e- => 3H2O
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ CH3OH + 3 / 2O2 => CO2 + 2H2O

Այս վառելիքի բջիջների մշակումը սկսվել է 1990-ականների սկզբին: Բարելավված կատալիզատորների զարգացման և վերջերս կատարված այլ նորամուծությունների արդյունքում էլեկտրաէներգիայի խտությունը և արդյունավետությունը բարձրացվել են մինչև 40%:

Այս տարրերը փորձարկվել են 50-120 ° C ջերմաստիճանի սահմաններում: Իրենց ցածր աշխատանքային ջերմաստիճաններով և փոխարկիչի կարիք չունենալով, ուղղակի օքսիդացման մեթանոլի վառելիքի բջիջները լավագույն թեկնածուն են ինչպես բջջային հեռախոսներում, այնպես էլ այլ սպառողական ապրանքների և ավտոմոբիլային շարժիչների կիրառման համար: Այս տեսակի վառելիքի բջիջի առավելությունն իր փոքր չափսն է `հեղուկ վառելիքի օգտագործման և փոխարկիչի անհրաժեշտության բացակայության պատճառով:

Ալկալային վառելիքի բջիջներ (SHFC)

Ալկալային վառելիքի բջիջները (ALFC) ամենաշատ ուսումնասիրված տեխնոլոգիաներից մեկն է, որն օգտագործվում է 1960-ականների կեսերից: ՆԱՍԱ-ի կողմից «Ապոլոն» և «Տիեզերանավեր» ծրագրերում: Այս տիեզերանավերի վրա վառելիքի բջիջները արտադրում են էլեկտրաէներգիա և խմելու ջուր: Ալկալային վառելիքի բջիջները ամենաարդյունավետ տարրերից մեկն են, որն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետությունը հասնում է մինչև 70% -ի:

Ալկալային վառելիքի բջիջները օգտագործում են էլեկտրոլիտ, այսինքն `կալիումի հիդրօքսիդի ջրային լուծույթ, որը պարունակվում է ծակոտկեն կայունացված մատրիցում: Կալիումի հիդրօքսիդի կոնցենտրացիան կարող է տարբեր լինել `կախված վառելիքի բջիջի աշխատանքային ջերմաստիճանից, որը տատանվում է 65 ° C- ից 220 ° C: SHFC- ում լիցքի կրիչը հիդրօքսիլ իոն է (OH-), որը կաթոդից տեղափոխվում է անոդ, որտեղ այն արձագանքում է ջրածնի հետ `առաջացնելով ջուր և էլեկտրոններ: Անոդում արտադրված ջուրը հետ է տեղափոխվում կաթոդ ՝ կրկին այնտեղ առաջացնելով հիդրօքսիլ իոններ: Վառելիքի բջիջում առկա այս ռեակցիաները արտադրում են էլեկտրաէներգիա և, որպես ենթամթերք, ջերմություն.

Արձագանքն անոդում. 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e-
Կաթոդային ռեակցիա. O2 + 2H2O + 4e- => 4OH-
Համակարգի ընդհանուր պատասխանը. 2H2 + O2 => 2H2O

SHFC- ների առավելությունն այն է, որ այդ վառելիքային բջիջները արտադրության համար ամենաէժանն են, քանի որ էլեկտրոդների վրա անհրաժեշտ կատալիզատորը կարող է լինել ցանկացած նյութ, որն ավելի էժան է, քան այլ վառելիքի բջիջների համար որպես կատալիզատոր օգտագործվող նյութերը: Բացի այդ, SHFC- ները գործում են համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում և հանդիսանում են վառելիքի ամենաարդյունավետ բջիջներից մեկը. Այդպիսի հատկությունները, համապատասխանաբար, կարող են նպաստել էլեկտրաէներգիայի արագացման և վառելիքի բարձր արդյունավետության:

SHFC- ի բնութագրական առանձնահատկություններից մեկը CO2- ի նկատմամբ նրա բարձր զգայունությունն է, որը կարող է պարունակվել վառելիքում կամ օդում: CO2- ն արձագանքում է էլեկտրոլիտի հետ, արագ թունավորում է այն և մեծապես նվազեցնում վառելիքի բջիջի արդյունավետությունը: Հետեւաբար, SHTE- ի օգտագործումը սահմանափակվում է փակ տարածություններով, ինչպիսիք են տիեզերական և ստորջրյա տրանսպորտային միջոցները, դրանք պետք է աշխատեն մաքուր ջրածնի և թթվածնի վրա: Ավելին, CO, H2O և CH4- ի նման մոլեկուլները, որոնք անվտանգ են վառելիքի այլ բջիջների համար, և նույնիսկ դրանցից վառելիք են վնասում SHFC- ների համար:

Պոլիմերային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջներ (PETE)

Պոլիմերային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջների դեպքում պոլիմերային թաղանթը բաղկացած է պոլիմերային մանրաթելերից `ջրային շրջաններով, որոնցում առկա է ջրի իոնների հաղորդունակություն H2O + (պրոտոն, կարմիր) ջրի մոլեկուլին կցված: Molecրի մոլեկուլները խնդիր են առաջացնում իոնների դանդաղ փոխանակման պատճառով: Հետեւաբար, ջրի վառելիքի բարձր կոնցենտրացիան անհրաժեշտ է ինչպես վառելիքում, այնպես էլ ելքի էլեկտրոդներում, ինչը սահմանափակում է աշխատանքային ջերմաստիճանը 100 ° C:

Պինդ թթու վառելիքի բջիջներ (TKTE)

Կոշտ թթվային վառելիքի բջիջներում էլեկտրոլիտը (CsHSO4) ջուր չի պարունակում: Գործառնական ջերմաստիճանը, հետեւաբար, 100-300 ° C է: Oxy անիոնների SO42- ի ռոտացիան թույլ է տալիս պրոտոններին (կարմիր) շարժվել, ինչպես ցույց է տրված նկարում:

Սովորաբար, պինդ թթու վառելիքի բջիջը սենդվիչ է, որի մեջ պինդ թթվային միացության շատ բարակ շերտը տեղադրվում է երկու սերտորեն սեղմված էլեկտրոդների միջև ՝ լավ շփումն ապահովելու համար: Երբ ջեռուցվում է, օրգանական բաղադրիչը գոլորշիանում է ՝ ելնելով էլեկտրոդների ծակոտիներից, պահպանելով վառելիքի (կամ բջիջների մյուս ծայրում գտնվող թթվածնի), էլեկտրոլիտի և էլեկտրոդների բազմակի շփումների հնարավորությունը:

Վառելիքի բջիջների տեսակը	Աշխատանքային ջերմաստիճանը	Էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետությունը	Վառելիքի տեսակը	Դիմումի տարածքը
RKTE	550-700 ° C	50-70%		Միջին և խոշոր տեղադրումներ
FKTE	100-220 ° C	35-40%	Մաքուր ջրածին	Խոշոր տեղադրումներ
ՄՈՊՏԵ	30-100 ° C	35-50%	Մաքուր ջրածին	Փոքր տեղադրումներ
SOFC	450-1000 ° C	45-70%	Ածխաջրածնային վառելիքի մեծ մասը	Փոքր, միջին և մեծ տեղադրումներ
ՊՈՄՏԵ	20-90 ° C	20-30%	Մեթանոլ	Դյուրակիր տեղադրումներ
SHTE	50-200 ° C	40-65%	Մաքուր ջրածին	Տիեզերքի հետազոտություն
ՊԻՏԵ	30-100 ° C	35-50%	Մաքուր ջրածին	Փոքր տեղադրումներ

Միացեք մեզ

Վառելիքային էլեմենտԷլեկտրաքիմիական սարքը նման է գալվանական բջիջին, բայց նրանից տարբերվում է նրանով, որ էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի համար նյութերը դրան են մատակարարվում դրսից `ի տարբերություն գալվանական խցում կամ մարտկոցում պահվող էներգիայի սահմանափակ քանակի:

Նկ. մեկը Վառելիքի որոշ բջիջներ

Վառելիքի բջիջները վառելիքի քիմիական էներգիան վերածում են էլեկտրաէներգիայի ՝ շրջանցելով այրման անարդյունավետ գործընթացները, որոնք մեծ կորուստներ են ունենում: Նրանք քիմիական ռեակցիայի արդյունքում ջրածինն ու թթվածինը վերածում են էլեկտրաէներգիայի: Այս գործընթացի արդյունքում ջուր է առաջանում և մեծ քանակությամբ ջերմություն է արձակվում: Վառելիքի բջիջը շատ նման է մարտկոցին, որը կարող է լիցքավորվել, այնուհետև օգտագործվել պահված էլեկտրական էներգիայի հետ: Ենթադրվում է, որ վառելիքի բջիջի գյուտարարը Ուիլյամ Ռ. Գրովն է, ով այն հորինել է դեռ 1839 թվականին: Այս վառելիքի բջիջում ծծմբական թթվի լուծույթն օգտագործվում էր որպես էլեկտրոլիտ, իսկ ջրածինը ՝ որպես վառելիք, որը զուգորդվում էր թթվածնի հետ ՝ օքսիդացնող միջավայրում: Մինչ վերջերս վառելիքի բջիջները օգտագործվում էին միայն լաբորատորիաներում և տիեզերանավերում:

Նկ. 2

Վառելիքի բջիջները չունեն շարժվող մասեր (գոնե բջիջի ներսում), ուստի չեն ենթարկվում Կարնոյի օրենքին: Այսինքն ՝ դրանք կունենան 50% -ից բարձր արդյունավետություն և հատկապես արդյունավետ են ցածր բեռների դեպքում: Այսպիսով, վառելիքի բջիջների տրանսպորտային միջոցները իրական կյանքի վարման պայմաններում կարող են (և արդեն ապացուցվել են) ավելի տնտեսապես, քան սովորական մեքենաները:

Վառելիքի բջիջը առաջացնում է DC լարում, որը կարող է օգտագործվել մեքենայում էլեկտրական շարժիչ, լուսատուներ և այլ էլեկտրական համակարգեր վարելու համար:

Կան վառելիքի բջիջների մի քանի տեսակներ, որոնք տարբերվում են օգտագործված քիմիական գործընթացներից: Վառելիքի բջիջները սովորաբար դասակարգվում են ըստ իրենց օգտագործած էլեկտրոլիտի տեսակի:

Վառելիքի էլեմենտների որոշ տեսակներ խոստումնալից են օգտագործման համար որպես էլեկտրակայաններ էլեկտրակայանների համար, իսկ մյուսները `շարժական սարքերի կամ մեքենաներ վարելու համար:

1. Ալկալային վառելիքի բջիջներ (SHFC)

Ալկալային վառելիքի բջիջ- սա մշակված առաջին իսկ տարրերից մեկն է: Ալկալային վառելիքի բջիջները (ALFC) ամենաշատ ուսումնասիրված տեխնոլոգիաներից մեկն է, որն օգտագործվում է NASA- ի կողմից Apollo և Space Shuttle ծրագրերում 1960-ականների կեսերից: Այս տիեզերանավերի վրա վառելիքի բջիջները արտադրում են էլեկտրաէներգիա և խմելու ջուր:

Նկ. 3

Ալկալային վառելիքի բջիջները ամենաարդյունավետ տարրերից մեկն են, որն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետությունը հասնում է մինչև 70% -ի:

Արձագանքն անոդում ՝ 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e

Կաթոդային ռեակցիա ՝ O2 + 2H2O + 4e- => 4OH

Համակարգի ընդհանուր պատասխանը. 2H2 + O2 => 2H2O

SHFC- ների առավելությունն այն է, որ այդ վառելիքային բջիջները արտադրության մեջ ամենաէժանն են, քանի որ էլեկտրոդների վրա անհրաժեշտ կատալիզատորը կարող է լինել ցանկացած նյութից ավելի էժան, քան այլ վառելիքի բջիջների համար որպես կատալիզատոր օգտագործվող նյութերից: Բացի այդ, SCHE- ն գործում է համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում և ամենաարդյունավետներից մեկն է:

SHFC- ի բնութագրական առանձնահատկություններից մեկը CO2- ի նկատմամբ նրա բարձր զգայունությունն է, որը կարող է պարունակվել վառելիքում կամ օդում: CO2- ն արձագանքում է էլեկտրոլիտի հետ, արագ թունավորում է այն և մեծապես նվազեցնում վառելիքի բջիջի արդյունավետությունը: Հետեւաբար, SHTE- ի օգտագործումը սահմանափակվում է փակ տարածություններով, ինչպիսիք են տիեզերական և ստորջրյա տրանսպորտային միջոցները, դրանք գործում են մաքուր ջրածնի և թթվածնի վրա:

2. Վառելիքային բջիջներ ՝ հալված կարբոնատի հիման վրա (RKTE)

Հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջներբարձր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջներ են: Բարձր գործառնական ջերմաստիճանը թույլ է տալիս բնական գազն օգտագործել ուղղակիորեն առանց պրոցեսորի և վառելիքի ցածր ջերմային արժեք ունեցող վառելիքի գազ `արտադրական գործընթացների վառելիքներում և այլ աղբյուրներից: Այս գործընթացը մշակվել է քսաներորդ դարի 60-ականների կեսերին: Այդ ժամանակից ի վեր արտադրության տեխնոլոգիան, կատարումը և հուսալիությունը բարելավվել են:

Նկ. չորս

Անոդային ռեակցիա ՝ CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e

Կաթոդային ռեակցիա. CO2 + 1 / 2O2 + 2e- => CO32-

Տարրի ընդհանուր արձագանքը. H2 (գ) + 1 / 2O2 (գ) + CO2 (կաթոդ) => H2O (գ) + CO2 (անոդ)

Հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջների բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը որոշակի առավելություններ ունի: Առավելությունը ստանդարտ նյութեր օգտագործելու հնարավորությունն է (էլեկտրոդների վրա չժանգոտվող պողպատից թերթ և նիկելային կատալիզատոր): Թափոնների ջերմությունը կարող է օգտագործվել բարձր ճնշման գոլորշի առաջացնելու համար: Էլեկտրոլիտում բարձր արձագանքման ջերմաստիճանը նույնպես ունի առավելություններ: Բարձր ջերմաստիճանի օգտագործումը երկար ժամանակ է պահանջում `օպտիմալ աշխատանքային պայմաններին հասնելու համար, և համակարգը ավելի դանդաղ է արձագանքում էներգիայի սպառման փոփոխություններին: Այս բնութագրերը թույլ են տալիս օգտագործել վառելիքի բջիջների տեղադրումները հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտով `կայուն էներգիայի պայմաններում: Բարձր ջերմաստիճանը կանխում է ածխածնի օքսիդի վնասը վառելիքի բջիջին, թունավորումը և այլն:

3. Վառելիքային բջիջներ ՝ ֆոսֆորական թթվի հիման վրա (FCTE)

Վառելիքի բջիջները ՝ ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի հիման վրադարձավ առաջին վառելիքի բջիջները կոմերցիոն օգտագործման համար: Այս գործընթացը մշակվել է քսաներորդ դարի 60-ականների կեսերին, փորձարկումներն իրականացվել են քսաներորդ դարի 70-ականներից: Արդյունքում կայունությունն ու կատարողականությունը բարձրացվել են, իսկ ծախսերը ՝ իջեցվել:

Նկ. հինգ

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի վրա հիմնված վառելիքային բջիջները օգտագործում են էլեկտրոլիտ ՝ հիմնվելով ֆոսֆորական թթվի (H3PO4) վրա, մինչև 100% կոնցենտրացիայով: Ֆոսֆորական թթվի իոնային հաղորդունակությունը ցածր ջերմաստիճանում ցածր է, ուստի այդ վառելիքային բջիջները օգտագործվում են մինչև 150-220 ° C ջերմաստիճանում:

Արձագանքն անոդում ՝ 2H2 => 4H + + 4e

Կաթոդային ռեակցիա ՝ O2 (գ) + 4H + + 4e- => 2H2O

Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H2 + O2 => 2H2O

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի հիման վրա վառելիքի բջիջների վրա ջերմային էլեկտրակայանների բարձր կատարողականությունը ջերմության և էլեկտրաէներգիայի համակցված արտադրության մեջ այս տեսակի վառելիքի բջիջների առավելություններից մեկն է: Բույսերը օգտագործում են ածխաթթու գազ ՝ մոտ 1.5% կոնցենտրացիայով, ինչը զգալիորեն ընդլայնում է վառելիքի ընտրությունը: Պարզ դիզայնը, էլեկտրոլիտի ցածր անկայունությունը և կայունության բարձրացումը նույնպես այդպիսի վառելիքային բջիջների առավելություններն են:

Արդյունաբերականորեն արտադրվում են ջերմային էլեկտրակայաններ `մինչև 400 կՎտ ելքային էլեկտրաէներգիա: Համապատասխանաբար փորձարկվել են 11 ՄՎտ հզորությամբ կայանքները: Մշակվում են մինչև 100 ՄՎտ ելքային հզորությամբ տեղադրումներ:

4. Վառելիքի բջիջներ պրոտոնային փոխանակման թաղանթով (MOPTE)

Պրոտոնային փոխանակման թաղանթով վառելիքի բջիջներհամարվում են վառելիքի բջիջների լավագույն տեսակը տրանսպորտային միջոցների համար էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, որոնք կարող են փոխարինել բենզինային և դիզելային վառելիքի ներքին այրման շարժիչները: Այս վառելիքային բջիջները առաջին անգամ օգտագործվել է ՆԱՍԱ-ի կողմից Երկվորյակների ծրագրի համար: Մշակվել և ցուցադրվել են 1W- ից 2 կՎտ հզորությամբ MOPTE- ի տեղադրումները:

Նկ. 6

Այս վառելիքի բջիջներում էլեկտրոլիտը պինդ պոլիմերային թաղանթ է (բարակ պլաստիկ թաղանթ): Polyրով ներծծվելիս այս պոլիմերը թույլ է տալիս պրոտոններին անցնել, բայց էլեկտրոն չի վարում:

Վառելիքը ջրածին է, իսկ լիցքակիրը ջրածնի իոն է (պրոտոն): Անոդում ջրածնի մոլեկուլը բաժանվում է ջրածնի իոնի (պրոտոնի) և էլեկտրոնների: Hydրածնի իոնները էլեկտրոլիտով անցնում են կաթոդ, մինչդեռ էլեկտրոնները շարժվում են արտաքին շրջանի շուրջ և արտադրում էլեկտրական էներգիա: Թթվածինը, որը վերցվում է օդից, սնվում է կաթոդին և միանում էլեկտրոնների և ջրածնի իոնների հետ և առաջացնում ջուր: Էլեկտրոդների վրա տեղի են ունենում հետևյալ ռեակցիաները. Արձագանքն անոդում. 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e Արձագանքություն կատոդում. O2 + 2H2O + 4e- => 4OH Բջջային ընդհանուր ռեակցիա. 2H2 + O2 => 2H2O վառելիքի բջիջների տեսակները, վառելիքի բջիջները, պրոտոնային փոխանակման թաղանթն ավելի շատ էներգիա է արտադրում վառելիքի բջիջի տվյալ ծավալի կամ քաշի համար: Այս հատկությունը նրանց թույլ է տալիս լինել կոմպակտ և թեթև: Բացի այդ, գործառնական ջերմաստիճանը 100 ° C- ից պակաս է, ինչը թույլ է տալիս արագ գործարկել: Այս բնութագրերը, ինչպես նաև էներգիայի արտանետումն արագորեն փոխելու ունակությունը ընդամենը մի քանիսն են, որոնք այդ վառելիքի բջիջները դարձնում են մեքենայի օգտագործման գլխավոր թեկնածուն:

Մեկ այլ առավելությունն այն է, որ էլեկտրոլիտը պինդ է և հեղուկ չէ: Կաթոդում և անոդում ամուր էլեկտրոլիտով գազերը պահելը ավելի հեշտ է, ուստի այդպիսի վառելիքային բջիջները ավելի էժան են արտադրվում: Կոշտ էլեկտրոլիտ օգտագործելիս կոռոզիայի առաջացման հետ կապված դժվարություններ, ինչպիսիք են կողմնորոշումը, և ավելի քիչ խնդիրներ կան, ինչը մեծացնում է բջջի և դրա բաղադրիչների կյանքը:

Նկ. 7

5. Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջներ (SOFC)

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջներվառելիքի բջիջներն են ամենաբարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը: Գործող ջերմաստիճանը կարող է փոփոխվել ՝ 600 ° C- ից մինչև 1000 ° C, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել տարբեր տեսակի վառելիք ՝ առանց հատուկ նախամշակման Նման բարձր ջերմաստիճանը կարգավորելու համար օգտագործվող էլեկտրոլիտը բարակ, կերամիկական հիմքով պինդ մետաղական օքսիդ է, հաճախ իտրիումի և ցիրկոնիումի խառնուրդ, որը թթվածնի (O2-) իոնների հաղորդիչ է: Կոշտ օքսիդի վառելիքի բջիջների օգտագործման տեխնոլոգիան զարգանում է 1950-ականների վերջից և ունի երկու կազմաձևեր `հարթ և գլանային:

Նկ. ութ.

Արձագանքն անոդում ՝ 2H2 + 2O2- => 2H2O + 4e

Կաթոդային ռեակցիա. O2 + 4e- => 2O2-

Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H2 + O2 => 2H2O

Էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետությունը բոլոր վառելիքային բջիջներից ամենաբարձրն է `մոտ 60%: Բացի այդ, բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը հնարավորություն է տալիս ջերմության և էլեկտրաէներգիայի համակցված արտադրությունը բարձր ճնշման գոլորշի առաջացնել: Բարձր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջը տուրբինի հետ համատեղելը հնարավորություն է տալիս ստեղծել հիբրիդ վառելիքի բջիջ `էլեկտրական էներգիայի արտադրության արդյունավետությունը մինչև 70% բարձրացնելու համար:

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջները գործում են շատ բարձր ջերմաստիճաններում (600 ° C-1000 ° C), ինչը երկար ժամանակ է պահանջում օպտիմալ աշխատանքային պայմաններին հասնելու համար, և համակարգը ավելի դանդաղ է արձագանքում էներգիայի սպառման փոփոխություններին: Նման բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանում փոխարկիչը չի պահանջվում վառելիքից ջրածինը վերականգնելու համար, ինչը թույլ է տալիս ջերմաէլեկտրակայանին աշխատել համեմատաբար անմաքուր վառելիքներով, որոնք առաջանում են ածուխի կամ թափոնների գազի գազաֆիկացումից և այլ նմանատիպերից: Բացի այդ, այս վառելիքի բջիջը գերազանց է բարձր էներգիայի շահագործման համար, ներառյալ արդյունաբերական և խոշոր կենտրոնական էլեկտրակայանները: 100 կՎտ ելքային էլեկտրական հզորությամբ մոդուլները վաճառքում առկա են:

6. Վառելիքի բջիջներ ՝ մեթանոլի ուղղակի օքսիդացումով (POMTE)

Վառելիքի բջիջները ՝ մեթանոլի ուղղակի օքսիդացումովԴրանք հաջողությամբ օգտագործվում են բջջային հեռախոսների, դյուրակիր համակարգիչների էլեկտրաէներգիայի մատակարարման ոլորտում, ինչպես նաև շարժական էներգիայի աղբյուրներ ստեղծելու համար, ինչին է ուղղված նման տարրերի հետագա օգտագործումը:

Ուղղակի մեթանոլի օքսիդացումով վառելիքի բջիջների դիզայնը նման է պրոտոնային փոխանակման թաղանթով վառելիքի բջիջների նախագծմանը, այսինքն. որպես էլեկտրոլիտ օգտագործվում է պոլիմեր, իսկ ջրածնի իոն (պրոտոն) ՝ որպես լիցքակիր: Բայց հեղուկ մեթանոլը (CH3OH) անոդում ջրի առկայության դեպքում օքսիդանում է CO2- ի, ջրածնի իոնների և էլեկտրոնների արտանետմամբ, որոնք ուղղված են արտաքին էլեկտրական շրջանի երկայնքով, և էլեկտրական հոսանք է առաջանում: Hydրածնի իոններն անցնում են էլեկտրոլիտով և արձագանքում օդից թթվածնի և արտաքին էլեկտրական էլեկտրոնների հետ `անոդում ջուր կազմելով:

Արագություն անոդում. CH3OH + H2O => CO2 + 6H + + 6e Արձագանքություն կաթոդում ՝ 3 / 2O2 + 6H + + 6e- => 3H2O Տարրի ընդհանուր արձագանքը. CH3OH + 3 / 2O2 => CO2 + 2H2O The Նման վառելիքի բջիջների մշակումն իրականացվել է քսաներորդ դարի 90– x թվականների սկզբից, և դրանց հզորության խտությունը և արդյունավետությունը հասցվել են 40% -ի:

Այս տարրերը փորձարկվել են 50-120 ° C ջերմաստիճանի սահմաններում: Operatingածր աշխատանքային ջերմաստիճանի և փոխարկիչի անհրաժեշտության բացակայության պատճառով այդպիսի վառելիքային բջիջները լավագույն թեկնածուն են բջջային հեռախոսներում և այլ սպառողական ապրանքների, ինչպես նաև ավտոմոբիլային շարժիչների կիրառման համար: Նրանց առավելությունը նույնպես փոքր է:

7. Պոլիմերային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջներ (PETE)

8. Պինդ թթու վառելիքի բջիջներ (TKTE)

Կոշտ թթվային վառելիքի բջիջներում էլեկտրոլիտը (CsHSO4) ջուր չի պարունակում: Գործառնական ջերմաստիճանը, հետեւաբար, 100-300 ° C է: Oxyanions SO42- ի ռոտացիան թույլ է տալիս պրոտոններին (կարմիր) շարժվել, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Սովորաբար, պինդ թթու վառելիքի բջիջը սենդվիչ է, որի մեջ պինդ թթվային միացության շատ բարակ շերտը տեղադրվում է երկու սերտորեն սեղմված էլեկտրոդների միջև ՝ լավ շփումն ապահովելու համար: Երբ ջեռուցվում է, օրգանական բաղադրիչը գոլորշիանում է ՝ թողնելով էլեկտրոդների ծակոտիները, պահպանելով վառելիքի (կամ բջիջների մյուս ծայրում գտնվող թթվածնի), էլեկտրոլիտի և էլեկտրոդների բազմակի շփումների հնարավորությունը:

Նկ. ինը

9. Վառելիքային բջիջների ամենակարևոր հատկությունների համեմատություն

Վառելիքի բջիջների բնութագրերը

Վառելիքի բջիջների տեսակը	Աշխատանքային ջերմաստիճանը	Էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետությունը	Վառելիքի տեսակը	Դիմումի շրջանակը
				Միջին և խոշոր տեղադրումներ
			Մաքուր ջրածին	տեղադրումներ
			Մաքուր ջրածին	Փոքր տեղադրումներ
			Ածխաջրածնային վառելիքի մեծ մասը	Փոքր, միջին և մեծ տեղադրումներ
				Դյուրակիր տեղադրումներ
			Մաքուր ջրածին	Տարածություն հետաքննող
			Մաքուր ջրածին	Փոքր տեղադրումներ

Նկ. 10

10. Ավտոմեքենաներում վառելիքի բջիջների օգտագործումը

Նկ. տասնմեկ

Նկ. 12

Վառելիքի բջիջների / բջիջների առավելությունները

Վառելիքի բջիջը / բջիջը էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի միջոցով ջրածնով հարուստ վառելիքից արդյունավետորեն առաջացող ուղղակի հոսանք և ջերմություն է:

Վառելիքի բջիջը մարտկոցին նման է նրանով, որ այն քիմիական ռեակցիայի միջոցով առաջացնում է ուղղակի հոսանք: Վառելիքի բջիջը ներառում է անոդ, կաթոդ և էլեկտրոլիտ: Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն մարտկոցների, վառելիքի բջիջները / բջիջները չեն կարող էլեկտրական էներգիա կուտակել, չեն լիցքաթափվում և լիցքավորելու համար էլեկտրաէներգիա չեն պահանջում: Վառելիքի բջիջները / բջիջները կարող են շարունակաբար էլեկտրաէներգիա արտադրել, քանի դեռ ունեն վառելիքի և օդի պաշար:

Ի տարբերություն էլեկտրաէներգիայի այլ գեներատորների, ինչպիսիք են այրման շարժիչները կամ տուրբինները, որոնք աշխատում են գազով, ածուխով, մազութով և այլն, վառելիքային բջիջները / բջիջները չեն այրում վառելիք: Սա նշանակում է բարձր աղմկոտ բարձր ռոտորներ, արտանետման ուժեղ աղմուկ, թրթռում: Վառելիքի բջիջները / բջիջները էլեկտրականություն են առաջացնում լուռ էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի միջոցով: Վառելիքի բջիջների / բջիջների մեկ այլ առանձնահատկությունն այն է, որ դրանք վառելիքի քիմիական էներգիան ուղղակիորեն վերածեն էլեկտրաէներգիայի, ջերմության և ջրի:

Վառելիքի բջիջները բարձր արդյունավետություն ունեն և մեծ քանակությամբ ջերմոցային գազեր չեն առաջացնում, ինչպիսիք են ածխաթթու գազը, մեթանը և ազոտի օքսիդը: Գործողության ընթացքում արտանետումների միակ արտադրանքը ջուրն է գոլորշու և փոքր քանակությամբ ածխաթթու գազի տեսքով, որն ընդհանրապես չի արտանետվում, եթե մաքուր ջրածինը օգտագործվում է որպես վառելիք: Վառելիքի բջիջները / բջիջները հավաքվում են հավաքույթների, ապա առանձին ֆունկցիոնալ մոդուլների:

Վառելիքի բջիջների / բջիջների զարգացման պատմություն

1950-ականներին և 1960-ականներին վառելիքի բջիջների ամենաբարդ խնդիրներից մեկը առաջացավ Ազգային օդագնացության և տիեզերական վարչության (NASA) երկարատև տիեզերական առաքելությունների համար էներգիայի աղբյուրների անհրաժեշտությունից: NASA- ի ալկալային վառելիքի բջիջը / բջիջը օգտագործում է ջրածին և թթվածին որպես վառելիք ՝ դրանք համատեղելով էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի մեջ: Արդյունքում առաջանում են արձագանքի երեք ենթամթերք, որոնք օգտակար են տիեզերական թռիչքի ժամանակ ՝ էլեկտրաէներգիա տիեզերանավի սնուցման համար, ջուր խմելու և հովացման համակարգերի համար և ջերմություն ՝ տիեզերագնացներին տաք պահելու համար:

Վառելիքի բջիջների հայտնաբերումը սկսվել է 19-րդ դարի սկզբից: Վառելիքի բջիջների ազդեցության առաջին վկայությունը ձեռք է բերվել 1838 թվականին:

1930-ականների վերջին սկսվեց ալկալային էլեկտրոլիտով վառելիքի բջիջների աշխատանքը, և 1939 թ.-ին բջիջ էր կառուցվել ՝ օգտագործելով բարձր ճնշման նիկելապատ էլեկտրոդներ: Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ընթացքում բրիտանական ռազմածովային ուժերի սուզանավերի համար վառելիքային բջիջներ / բջիջներ ստեղծվեցին, և 1958-ին ներդրվեց վառելիքի հավաքույթ, որը բաղկացած էր ալկալային վառելիքի բջիջներից / բջիջներից, որոնց տրամագիծը 25 սմ-ից ավելին էր:

Հետաքրքրությունն աճեց 1950-60-ականներին, ինչպես նաև 1980-ականներին, երբ արդյունաբերական աշխարհը մազութի պակաս զգաց: Նույն ժամանակահատվածում աշխարհի երկրները նույնպես մտահոգվեցին օդի աղտոտման խնդրով և դիտարկեցին էկոլոգիապես մաքուր էլեկտրաէներգիայի արտադրման մեթոդներ: Ներկայումս վառելիքային բջիջների / բջիջների արտադրության տեխնոլոգիան արագ զարգացման փուլ է ապրում:

Ինչպես են աշխատում վառելիքի բջիջները / բջիջները

Վառելիքի բջիջները / բջիջները արտադրում են էլեկտրաէներգիա և ջերմություն էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արդյունքում, որը տեղի է ունենում էլեկտրոլիտի, կաթոդի և անոդի միջոցով:

Անոդային կատալիզատորի վրա մոլեկուլային ջրածինը տարանջատվում է և կորցնում էլեկտրոնները: Hydրածնի իոնները (պրոտոնները) անցկացվում են էլեկտրոլիտի միջով դեպի կաթոդ, իսկ էլեկտրոններն անցնում են էլեկտրոլիտի միջով և անցնում արտաքին էլեկտրական շղթայի միջով ՝ ստեղծելով ուղղակի հոսանք, որը կարող է օգտագործվել սարքավորումների էլեկտրամատակարարման համար: Կաթոդային կատալիզատորի վրա թթվածնի մոլեկուլը միանում է էլեկտրոնի հետ (որը մատակարարվում է արտաքին հաղորդակցությունից) և մուտքային պրոտոնով և առաջացնում ջուր, որը միակ արձագանքման արտադրանքն է (գոլորշու և (կամ հեղուկի տեսքով):

Հետևյալը համապատասխան արձագանքն է.

Արձագանքն անոդում. 2H 2 => 4H + + 4e -
Արձագանքը կաթոդում ՝ O 2 + 4H + + 4e - => 2H 2 O
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

Վառելիքի բջիջների / բջիջների տեսակները և բազմազանությունը

Վառելիքի բջիջները բաժանված են բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ջերմաստիճանի: Temperatureածր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջները որպես վառելիք պահանջում են համեմատաբար մաքուր ջրածին: Սա հաճախ նշանակում է, որ վառելիքի վերամշակումը պահանջվում է առաջնային վառելիքը (օրինակ ՝ բնական գազը) մաքուր ջրածնի վերածելու համար: Այս գործընթացը սպառում է լրացուցիչ էներգիա և պահանջում է հատուկ սարքավորում: Բարձր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջները կարիք չունեն այս լրացուցիչ ընթացակարգի, քանի որ դրանք կարող են «ներքին փոխակերպել» վառելիքը բարձր ջերմաստիճաններում, ինչը նշանակում է, որ ջրածնի ենթակառուցվածքներում ներդրումներ կատարելու անհրաժեշտություն չկա:

Վառելիքի բջիջներ / բջիջներ հալված կարբոնատի վրա (RKTE)

650 ° C տաքացնելիս աղերը դառնում են կարբոնատ իոնների հաղորդիչ (CO 3 2-): Այս իոնները կաթոդից անցնում են անոդ, որտեղ ջրածնի հետ համատեղվում են ջուր, ածխաթթու գազ և ազատ էլեկտրոններ: Այս էլեկտրոնները արտաքին էլեկտրական շղթայի միջոցով վերադառնում են դեպի կաթոդ ՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք և ջերմություն որպես ենթամթերք:

Արձագանքն անոդում. CO 3 2- + H 2 => H 2 O + CO 2 + 2e -
Արձագանքություն կաթոդում. CO 2 + 1 / 2O 2 + 2e - => CO 3 2-
Տարրի ընդհանուր արձագանքը. H 2 (գ) + 1 / 2O 2 (գ) + CO 2 (կաթոդ) => H 2 O (գ) + CO 2 (անոդ)

Էլեկտրոլիտում բարձր արձագանքման ջերմաստիճանը նույնպես ունի առավելություններ: Բարձր ջերմաստիճանի օգտագործումը երկար ժամանակ է պահանջում `օպտիմալ աշխատանքային պայմաններին հասնելու համար, և համակարգը ավելի դանդաղ է արձագանքում էներգիայի սպառման փոփոխություններին: Այս բնութագրերը թույլ են տալիս օգտագործել վառելիքի բջիջների տեղադրումները հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտով `կայուն էներգիայի պայմաններում: Բարձր ջերմաստիճանը կանխում է ածխածնի օքսիդի վնասը վառելիքի բջիջին:

Հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջները հարմար են խոշոր ստացիոնար կայանքներում օգտագործելու համար: Արդյունաբերականորեն արտադրվում են ջերմային էլեկտրակայաններ, որոնց ելքային էլեկտրական էներգիան 3.0 ՄՎտ է: Մշակվում են մինչև 110 Մվտ հզորությամբ ելքեր:

Ֆոսֆորական թթու վառելիքի բջիջներ / բջիջներ (FCTE)

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվային վառելիքի բջիջները առաջին վառելիքային բջիջներն էին առեւտրային օգտագործման համար:

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի հիման վրա վառելիքային բջիջները օգտագործում են էլեկտրոլիտ ՝ հիմնվելով ֆոսֆորական թթվի (H 3 PO 4), մինչև 100% կոնցենտրացիայով: Ֆոսֆորական թթվի իոնային հաղորդունակությունը ցածր ջերմաստիճանում ցածր է, այդ պատճառով էլ այս վառելիքային բջիջները օգտագործվում են մինչև 150–220 ° C ջերմաստիճանում:

Վառելիքի այս տեսակի լիցքի կրիչը ջրածինն է (H +, պրոտոն): Նման պրոցես է տեղի ունենում պրոտոնների փոխանակման թաղանթ ունեցող վառելիքային բջիջներում, որի ընթացքում անոդին մատակարարվող ջրածինը բաժանվում է պրոտոնների և էլեկտրոնների: Պրոտոնները անցնում են էլեկտրոլիտի միջով և միանում կաթոդի օդի թթվածնի հետ `կազմելով ջուր: Էլեկտրոնները ուղեկցվում են արտաքին էլեկտրական շղթայի միջոցով ՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք: Ստորև բերված են այն ռեակցիաները, որոնք առաջացնում են էլեկտրաէներգիա և ջերմություն:

Արձագանքն անոդում. 2H 2 => 4H + + 4e -
Արձագանքը կաթոդում ՝ O 2 (գ) + 4H + + 4e - => 2 H 2 O
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի հիման վրա վառելիքի բջիջների վրա ջերմային էլեկտրակայանների բարձր կատարողականությունը ջերմության և էլեկտրաէներգիայի համակցված արտադրության մեջ այս տեսակի վառելիքի բջիջների առավելություններից մեկն է: Բույսերը օգտագործում են ածխաթթու գազ ՝ մոտ 1.5% կոնցենտրացիայով, ինչը զգալիորեն ընդլայնում է վառելիքի ընտրությունը: Բացի այդ, CO 2-ը չի ազդում էլեկտրոլիտի և վառելիքի բջիջի աշխատանքի վրա. Այս տեսակի բջիջներն աշխատում են բարեփոխված բնական վառելիքի հետ: Պարզ դիզայնը, էլեկտրոլիտի ցածր անկայունությունը և կայունության բարձրացումը նույնպես վառելիքի այս տիպի առավելություններն են:

Արդյունաբերականորեն արտադրվում են ջերմային էլեկտրակայաններ `մինչեւ 500 կՎտ ելքային էլեկտրական հզորությամբ: Համապատասխանաբար փորձարկվել են 11 ՄՎտ հզորության միավորները: Մշակվում են մինչև 100 ՄՎտ ելքային հզորությամբ տեղադրումներ:

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջներ / բջիջներ (SOFC)

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջները վառելիքի բջիջներն են, որոնք ունեն ամենաբարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը: Գործող ջերմաստիճանը կարող է փոփոխվել ՝ 600 ° C- ից մինչև 1000 ° C, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել տարբեր տեսակի վառելիք ՝ առանց հատուկ նախամշակման Այս բարձր ջերմաստիճանը կարգավորելու համար օգտագործվող էլեկտրոլիտը բարակ, կերամիկական հիմքով պինդ մետաղի օքսիդ է, հաճախ իտրիումի և ցիրկոնիումի խառնուրդ, որը թթվածնի (O 2) իոնների հաղորդիչ է:

Կոշտ էլեկտրոլիտը ապահովում է գազի հերմետիկորեն կնքված անցումը մեկ էլեկտրոդից մյուսը, մինչդեռ հեղուկ էլեկտրոլիտները տեղակայված են ծակոտկեն ենթաշերտում: Այս տեսակի վառելիքի լիցքի կրիչը թթվածնի իոն է (O 2-): Կաթոդում օդից թթվածնի մոլեկուլները բաժանվում են թթվածնի իոնի և չորս էլեկտրոնների: Թթվածնի իոնները անցնում են էլեկտրոլիտի միջով և ջրածնի հետ համատեղվում են չորս ազատ էլեկտրոն: Էլեկտրոնները ուղեկցվում են արտաքին էլեկտրական շղթայի միջոցով ՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք և թափոնների ջերմություն:

Արձագանքն անոդում. 2H 2 + 2O 2- => 2H 2 O + 4e -
Արձագանքը կաթոդում. O 2 + 4e - => 2O 2-
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

Գեներացված էլեկտրական էներգիայի արդյունավետությունը բոլոր վառելիքային բջիջներից ամենաբարձրն է ՝ մոտ 60-70%: Բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը թույլ է տալիս ջերմության և էլեկտրաէներգիայի համակցված արտադրությունը բարձր ճնշման գոլորշի առաջացնել: Բարձր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջը տուրբինի հետ համատեղելը հնարավորություն է տալիս ստեղծել հիբրիդ վառելիքի բջիջ `էլեկտրական էներգիայի արտադրության արդյունավետությունը մինչև 75% բարձրացնելու համար:

Վառելիքի բջիջներ / բջիջներ մեթանոլի ուղղակի օքսիդացումով (POMTE)

Ուղղակի մեթանոլի օքսիդացումով վառելիքի բջիջների դիզայնը նման է պրոտոնային փոխանակման թաղանթով (MOPTE) վառելիքի բջիջներին, այսինքն. որպես էլեկտրոլիտ օգտագործվում է պոլիմեր, իսկ ջրածնի իոն (պրոտոն) ՝ որպես լիցքակիր: Այնուամենայնիվ, հեղուկ մեթանոլը (CH 3 OH) անոդում ջրի առկայության դեպքում օքսիդանում է CO 2, ջրածնի իոնների և էլեկտրոնների արտանետմամբ, որոնք ուղեկցվում են արտաքին էլեկտրական շղթայի միջոցով ՝ դրանով իսկ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք: Hydրածնի իոններն անցնում են էլեկտրոլիտով և արձագանքում օդից թթվածնի և արտաքին էլեկտրական էլեկտրոնների հետ `անոդում ջուր կազմելով:

Արձագանքն անոդում. CH 3 OH + H 2 O => CO 2 + 6H + + 6e -
Արձագանքը կաթոդում ՝ 3 / 2O 2 + 6 H + + 6e - => 3H 2 O
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ CH 3 OH + 3 / 2O 2 => CO 2 + 2H 2 O

Այս տեսակի վառելիքի բջիջի առավելությունն իր փոքր չափսն է `հեղուկ վառելիքի օգտագործման և փոխարկիչի անհրաժեշտության բացակայության պատճառով:

Ալկալային վառելիքի բջիջներ / բջիջներ (SHFC)

Ալկալային վառելիքի բջիջները օգտագործում են էլեկտրոլիտ, այսինքն `կալիումի հիդրօքսիդի ջրային լուծույթ, որը պարունակվում է ծակոտկեն կայունացված մատրիցում: Կալիումի հիդրօքսիդի կոնցենտրացիան կարող է տարբեր լինել `կախված վառելիքի բջիջի աշխատանքային ջերմաստիճանից, որը տատանվում է 65 ° C- ից 220 ° C: SHFC- ում լիցքի կրիչը հիդրօքսիլ իոն է (OH -), որը կաթոդից տեղափոխվում է անոդ, որտեղ այն արձագանքում է ջրածնի հետ ՝ առաջացնելով ջուր և էլեկտրոններ: Անոդում արտադրված ջուրը հետ է տեղափոխվում կաթոդ ՝ կրկին այնտեղ առաջացնելով հիդրօքսիլ իոններ: Վառելիքի բջիջում առկա այս ռեակցիաները արտադրում են էլեկտրաէներգիա և, որպես ենթամթերք, ջերմություն.

Արձագանքն անոդում. 2H 2 + 4OH - => 4H 2 O + 4e -
Արձագանքություն կատոդում. O 2 + 2H 2 O + 4e - => 4 OH -
Համակարգի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

SHFC- ների առավելությունն այն է, որ այդ վառելիքային բջիջները արտադրության համար ամենաէժանն են, քանի որ էլեկտրոդների վրա անհրաժեշտ կատալիզատորը կարող է լինել ցանկացած նյութ, որն ավելի էժան է, քան այլ վառելիքի բջիջների համար որպես կատալիզատոր օգտագործվող նյութերը: SHFC- ները գործում են համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում և հանդիսանում են վառելիքի ամենաարդյունավետ բջիջներից մեկը. Այդպիսի հատկությունները, համապատասխանաբար, կարող են նպաստել էլեկտրաէներգիայի արտադրության արագացմանը և վառելիքի բարձր արդյունավետությանը:

SHFC- ի բնութագրական առանձնահատկություններից մեկը CO- ի նկատմամբ նրա բարձր զգայունությունն է, որը կարող է պարունակվել վառելիքում կամ օդում: CO 2-ը արձագանքում է էլեկտրոլիտի հետ, արագ թունավորում է այն և մեծապես նվազեցնում վառելիքի բջիջի արդյունավետությունը: Հետեւաբար, SHTE- ի օգտագործումը սահմանափակվում է փակ տարածություններով, ինչպիսիք են տիեզերական և ստորջրյա տրանսպորտային միջոցները, դրանք պետք է աշխատեն մաքուր ջրածնի և թթվածնի վրա: Ավելին, մոլեկուլները, ինչպիսիք են CO, H 2 O և CH4, որոնք անվտանգ են այլ վառելիքային բջիջների համար, և նույնիսկ դրանցից վառելիք են որոշների համար, վնասակար են SHFC- ների համար:

Պոլիմերային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջներ / բջիջներ (PETE)

Պոլիմերային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջների դեպքում պոլիմերային թաղանթը բաղկացած է ջրային շրջաններով պոլիմերային մանրաթելերից, որոնցում ջրի իոնների հաղորդունակությունը H 2 O + (պրոտոն, կարմիր) կցված է ջրի մոլեկուլին): Molecրի մոլեկուլները խնդիր են առաջացնում իոնների դանդաղ փոխանակման պատճառով: Հետեւաբար, ջրի վառելիքի բարձր կոնցենտրացիան անհրաժեշտ է ինչպես վառելիքում, այնպես էլ ելքի էլեկտրոդներում, ինչը սահմանափակում է աշխատանքային ջերմաստիճանը 100 ° C:

Պինդ թթու վառելիքի բջիջներ / բջիջներ (TFCS)

Կոշտ թթվային վառելիքի բջիջներում էլեկտրոլիտը (CsHSO 4) ջուր չի պարունակում: Գործառնական ջերմաստիճանը, հետեւաբար, 100-300 ° C է: Oxy անիոնների պտտումը SO 4 2- թույլ է տալիս պրոտոններին (կարմիր) շարժվել, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Սովորաբար, պինդ թթու վառելիքի բջիջը սենդվիչ է, որի մեջ պինդ թթվային միացության շատ բարակ շերտը տեղադրվում է երկու սերտորեն սեղմված էլեկտրոդների միջև ՝ լավ շփումն ապահովելու համար: Երբ ջեռուցվում է, օրգանական բաղադրիչը գոլորշիանում է ՝ թողնելով էլեկտրոդների ծակոտիները, պահպանելով վառելիքի (կամ բջիջների մյուս ծայրում գտնվող թթվածնի), էլեկտրոլիտի և էլեկտրոդների միջև բազմաթիվ կապեր հաստատելու ունակությունը:

Վառելիքի բջիջների տարբեր մոդուլներ: Վառելիքի բջիջի մարտկոց

Վառելիքի բջիջի մարտկոց
Բարձր ջերմաստիճաններում գործող այլ սարքավորումներ (ինտեգրված գոլորշու գեներատոր, այրման պալատ, ջերմային հավասարակշռության փոխիչ)
Resistantերմակայուն մեկուսացում

Վառելիքի բջիջների մոդուլ

Վառելիքի բջիջների տեսակների և տեսակների համեմատական վերլուծություն

Նորարար էներգաարդյունավետ քաղաքային ջերմային և էլեկտրակայանները սովորաբար կառուցվում են պինդ օքսիդ վառելիքի բջիջների (SOFC), պոլիմերային էլեկտրոլիտի վառելիքի բջիջների (PETF), ֆոսֆորական թթվի վառելիքի բջիջների (PCFC), պրոտոնային փոխանակման մեմբրանի վառելիքի բջիջների (MOPFC) և ալկալային վառելիքի բջիջների վրա ( PSFC- ներ) ... Դրանք սովորաբար ունեն հետեւյալ բնութագրերը.

Ամենահարմարը պետք է ճանաչվի որպես պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջներ (SOFC), որոնք.

աշխատել ավելի բարձր ջերմաստիճանում, ինչը նվազեցնում է թանկարժեք թանկարժեք մետաղների (օրինակ ՝ պլատինի) կարիքը
կարող է աշխատել տարբեր տեսակի ածխաջրածնային վառելիքի, հիմնականում ՝ բնական գազի վրա
ունեն գործարկման ավելի երկար ժամանակ, ուստի դրանք ավելի լավ են համապատասխանում երկարաժամկետ գործողություններին
ցույց տալ էլեկտրաէներգիայի արտադրության բարձր արդյունավետություն (մինչև 70%)
բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանի պատճառով միավորները կարող են զուգորդվել ջերմության վերականգնման համակարգերի հետ `համակարգի ընդհանուր արդյունավետությունը հասցնելով 85% -ի:
ունեն գրեթե զրոյական արտանետումներ, աշխատում են լուռ և ունեն ցածր գործառնական պահանջներ `համեմատած էլեկտրաէներգիայի արտադրության առկա տեխնոլոգիաների հետ

Վառելիքի բջիջների տեսակը	Աշխատանքային ջերմաստիճանը	Էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետությունը	Վառելիքի տեսակը	Դիմումի տարածքը
RKTE	550-700 ° C	50-70%		Միջին և խոշոր տեղադրումներ
FKTE	100-220 ° C	35-40%	Մաքուր ջրածին	Խոշոր տեղադրումներ
ՄՈՊՏԵ	30-100 ° C	35-50%	Մաքուր ջրածին	Փոքր տեղադրումներ
SOFC	450-1000 ° C	45-70%	Ածխաջրածնային վառելիքի մեծ մասը	Փոքր, միջին և մեծ տեղադրումներ
ՊՈՄՏԵ	20-90 ° C	20-30%	Մեթանոլ	Դյուրակիր
SHTE	50-200 ° C	40-70%	Մաքուր ջրածին	Տիեզերքի հետազոտություն
ՊԻՏԵ	30-100 ° C	35-50%	Մաքուր ջրածին	Փոքր տեղադրումներ

Քանի որ փոքր զուգակցված կայանները կարող են միացվել պայմանական գազամատակարարման ցանցին, վառելիքի բջիջները ջրածնի մատակարարման առանձին համակարգ չեն պահանջում: Կոշտ օքսիդի վառելիքի բջիջների համակցման փոքր միավորներ օգտագործելիս, առաջացած ջերմությունը կարող է ինտեգրվել ջրի փոխանակման և օդափոխման օդի ջերմափոխանակիչների մեջ `բարձրացնելով համակարգի ընդհանուր արդյունավետությունը: Այս նորարարական տեխնոլոգիան լավագույնս համապատասխանում է էլեկտրաէներգիայի արդյունավետ արտադրությանը ՝ առանց թանկարժեք ենթակառուցվածքների և սարքերի բարդ ինտեգրման անհրաժեշտության:

Վառելիքի բջիջների / բջիջների ծրագրեր

Վառելիքի բջիջների / բջիջների ծրագրեր հեռահաղորդակցման համակարգերում

Ամբողջ աշխարհում անլար կապի համակարգերի տարածման և բջջային հեռախոսի տեխնոլոգիայի աճող սոցիալ-տնտեսական օգուտների հետ մեկտեղ, հուսալի և ծախսարդյունավետ կրկնօրինակի էներգիայի անհրաժեշտությունը դարձել է կարևոր: Ամբողջ տարվա ընթացքում ցանցի կորուստները վատ եղանակի, բնական աղետների կամ ցանցի սահմանափակ հզորության պատճառով ցանցի օպերատորների համար շարունակական մարտահրավեր են:

Ավանդական հեռահաղորդակցման պահուստային լուծումները ներառում են մարտկոցներ (փականով կարգավորվող կապարի թթվային մարտկոցների բջիջներ) կարճաժամկետ պահուստավորման համար, իսկ դիզելային և պրոպանային գեներատորներ `ավելի երկար կրկնօրինակի համար: Մարտկոցները համեմատաբար էժան պահուստային էներգիայի աղբյուր են 1-ից 2 ժամվա ընթացքում: Այնուամենայնիվ, մարտկոցները հարմար չեն պահուստային ավելի երկար էներգիայի համար, քանի որ դրանք թանկ են պահվում, երկարատև օգտագործման արդյունքում դառնում են անվստահելի, ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայունություն ունեն և հեռացնելուց հետո վտանգավոր են շրջակա միջավայրի համար: Դիզելային և պրոպանային գեներատորները կարող են ապահովել շարունակական պահուստային հզորություն: Այնուամենայնիվ, գեներատորները կարող են անվստահելի լինել, պահանջել ժամանակատար սպասարկում և բարձրացնել աղտոտվածության և ջերմոցային գազերի մթնոլորտ:

Ավանդական սպասման էներգիայի լուծումների սահմանափակումները լուծելու համար մշակվել է կանաչ վառելիքային բջիջների նորարարական տեխնոլոգիա: Վառելիքի բջիջները հուսալի են, հանգիստ, պարունակում են ավելի քիչ շարժվող մասեր, քան գեներատորը, ունեն աշխատանքային ջերմաստիճանի ավելի լայն տիրույթ, քան մարտկոցը `-40 ° C- ից մինչև + 50 ° C, և, որպես արդյունք, ապահովում են էներգիայի խնայողության չափազանց բարձր մակարդակ: Բացի այդ, նման տեղադրման կյանքի ցիկլի արժեքն ավելի ցածր է, քան գեներատորը: Վառելիքի էլեկտրաէներգիայի էլեկտրաէներգիայի ցածր ծախսերը տարեկան ընդամենը մեկ սպասարկման այցի արդյունք են և կայանի զգալիորեն բարձր արդյունավետություն: Ի վերջո, վառելիքի բջիջը էկոլոգիապես մաքուր տեխնոլոգիական լուծում է `նվազագույն շրջակա միջավայրի ազդեցությամբ:

Վառելիքի բջիջների ստորաբաժանումները ապահովում են անլար, մշտական և լայնաշերտ հեռահաղորդակցման համար կարևոր կապի ցանցի ենթակառուցվածքների պահուստային հզորություն `սկսած 250 Վտ-ից մինչև 15 կՎտ, առաջարկելով բազմաթիվ անզուգական նորարարական հատկություններ

Հուսալիություն- քիչ շարժվող մասեր և առանց սպասման ռեժիմի արտանետում
ԷՆԵՐԳԵՏԻԿԱՅԻ ԽԱՆՈՒԹ
ԼՌՈՒԹՅՈՒՆ- աղմուկի ցածր մակարդակ
ԿԱՅՈՒՆՈՒԹՅՈՒՆ- աշխատանքային միջակայքը -40 ° C- ից + 50 ° C
Հարմարվողականություն- բաց և ներքին տեղադրում (տարա / պաշտպանիչ տարա)
Բարձր ուժ- մինչեւ 15 կՎտ
Lածր պահպանման կարիքները- տարեկան նվազագույն սպասարկում
ԱՐԴՅՈՒՆԱՎԵՏՈՒԹՅՈՒՆ- սեփականության գրավիչ ընդհանուր արժեքը
ԲՆԱՊԱՀՊԱՆԱԿԱՆ ԲԱՐԵԿԱՄԱԿԱՆ ԷՆԵՐԳԵՏԻԿ- ցածր արտանետումներ ՝ շրջակա միջավայրի նվազագույն ազդեցությամբ

Համակարգն անընդհատ զգում է DC ավտոբուսի լարումը և սահուն ընդունում է կրիտիկական բեռները, եթե DC ավտոբուսի լարումը ընկնում է օգտագործողի կողմից սահմանված նախանշված արժեքից ցածր: Համակարգն աշխատում է ջրածնի վրա, որը վառելիքի բջիջների բուրգ է մտնում երկու եղանակներից մեկով ՝ կա՛մ արդյունաբերական ջրածնի աղբյուրից, կա՛մ մեթանոլից և ջրից հեղուկ վառելիքներից ՝ օգտագործելով ինտեգրված բարեփոխման համակարգ:

Էլեկտրաէներգիան արտադրվում է վառելիքի բջիջների կույտի միջոցով `ուղղակի հոսանքի տեսքով: DC հզորությունը փոխանցվում է փոխարկիչին, որը փոխակերպում է չկարգավորվող DC- ն վառելիքի բջիջների տուփից `պահանջվող բեռների համար բարձրորակ կարգավորվող DC- ի: Վառելիքի բջիջների տեղադրումը կարող է ապահովել պահուստային էլեկտրամատակարարում շատ օրերի ընթացքում, քանի որ շահագործման տևողությունը սահմանափակվում է միայն առկա մեթանոլից / ջրից ջրածնի կամ վառելիքի քանակով:

Վառելիքի բջիջներն առաջարկում են բարձր էներգիայի խնայողություն, համակարգի հուսալիության բարձրացում, կլիմայի լայն տիրույթում ավելի կանխատեսելի կատարում և հուսալի ծառայության ժամկետ `համեմատած արդյունաբերական ստանդարտ փականի կարգավորվող կապարի թթվային մարտկոցների տուփերի հետ: Կյանքի ցիկլի ծախսերը նույնպես ցածր են `պահպանման և փոխարինման զգալիորեն պակաս պահանջների պատճառով: Վառելիքի բջիջները վերջնական օգտագործողին առաջարկում են շրջակա միջավայրի օգուտներ, քանի որ կապարի թթվային բջիջների հետ կապված հեռացման ծախսերը և պատասխանատվության ռիսկերը աճում են:

Էլեկտրական մարտկոցների աշխատանքի վրա կարող են բացասաբար ազդել մի շարք գործոններ, ինչպիսիք են լիցքավորման մակարդակը, ջերմաստիճանը, ցիկլերը, կյանքը և այլ փոփոխականներ: Մատակարարվող էներգիան կտարբերվի `կախված այս գործոններից, և հեշտ չէ կանխատեսել: Պրոտոնային փոխանակման մեմբրանի (PROF) վառելիքի բջիջի աշխատանքը համեմատաբար չի ազդում այդ գործոնների վրա և կարող է ապահովել կարևոր էլեկտրական էներգիա, քանի դեռ առկա է վառելիք: Կանխատեսելիության բարձրացումը կարևոր օգուտ է, երբ վառելիքի բջիջներ են տեղափոխվում էներգիայի կրկնօրինակման կարևոր ծրագրեր:

Վառելիքի էլեկտրաէներգիան էներգիա է առաջացնում միայն այն ժամանակ, երբ վառելիքը մատակարարվում է, ինչպես գազի տուրբինի գեներատորը, բայց առաջացման գոտում չունեն շարժական մասեր: Հետեւաբար, ի տարբերություն գեներատորի, դրանք ենթակա չեն արագ մաշվածության և չեն պահանջում մշտական սպասարկում և քսում:

Վառելիքի երկարաձգված փոխարկիչը քշելու համար օգտագործվող վառելիքը մեթանոլ / ջուր վառելիքի խառնուրդ է: Մեթանոլը լայնորեն մատչելի առևտրային վառելիք է, որը ներկայումս ունի բազմաթիվ օգտագործման, այդ թվում ՝ ապակու լվացող մեքենաներ, պլաստիկ շշեր, շարժիչի հավելումներ և էմուլսիայի ներկեր: Մեթանոլը հեշտ է տեղափոխել, կարող է ջրի հետ խառնվել, ունի լավ կենսաքայքայելիություն և չի պարունակում ծծումբ: Այն ունի ցածր սառեցման կետ (-71 ° C) և երկար ժամանակ պահելիս չի քայքայվում:

Վառելիքի բջիջների / բջիջների կիրառումը կապի ցանցերում

Գաղտնի ցանցերը պահանջում են հուսալի պահուստային էներգիայի լուծումներ, որոնք կարող են գործել ժամերով կամ օրերով արտակարգ իրավիճակներում, եթե էլեկտրական ցանցն այլևս հասանելի չէ:

Քիչ շարժվող մասերով և սպասման ռեժիմում ոչ մի քայքայում չունեցող, վառելիքային բջիջների նորարարական տեխնոլոգիան առաջարկում է գրավիչ լուծում ՝ համեմատած ներկայիս սպասման էներգաբլոկների հետ:

Հաղորդակցման ցանցերում վառելիքային բջիջների տեխնոլոգիան օգտագործելու առավել համոզիչ պատճառը ընդհանուր հուսալիության և անվտանգության բարձրացումն է: Էլեկտրաէներգիայի անջատումների, երկրաշարժերի, փոթորիկների և փոթորիկների նման միջադեպերի ժամանակ կարևոր է, որ համակարգերը շարունակեն գործել և ունենան հուսալի պահուստային էլեկտրամատակարարում երկար ժամանակ `անկախ պահուստային էլեկտրահամակարգի ջերմաստիճանից կամ տարիքից:

Վառելիքի բջիջների էլեկտրասնուցման աղբյուրների շարքը իդեալական է ապահով կապի ցանցերին աջակցելու համար: Իրենց էներգախնայողության սկզբունքների շնորհիվ նրանք ապահովում են էկոլոգիապես մաքուր, հուսալի պահուստային հզորություն երկարաժամկետ գործառույթով (մինչև մի քանի օր) `250 Վտ-ից 15 կՎտ էներգիայի տիրույթում օգտագործելու համար:

Վառելիքի բջիջների / բջիջների կիրառումը տվյալների ցանցերում

Ամբողջ աշխարհում կարևոր նշանակություն ունի տվյալների ցանցերի, ինչպիսիք են գերարագ տվյալների ցանցերը և օպտիկամանրաթելային ողնաշարերը, հուսալի էլեկտրամատակարարումը: Նման ցանցերով փոխանցվող տեղեկատվությունը պարունակում է կարևոր տվյալներ այնպիսի հաստատությունների համար, ինչպիսիք են բանկերը, ավիաընկերությունները կամ բժշկական կենտրոնները: Նման ցանցերում էլեկտրաէներգիայի անջատումը ոչ միայն վտանգ է ներկայացնում փոխանցվող տեղեկատվության համար, այլ, որպես կանոն, բերում է զգալի ֆինանսական կորուստների: Վստահելի, նորարարական վառելիքի էլեկտրաէներգիայի տեղադրումը կրկնօրինակի հզորությամբ ապահովում է այն հուսալիությունը, որն անհրաժեշտ է անխափան էներգիան ապահովելու համար:

Վառելիքի բջիջների տեղադրումները աշխատում են մեթանոլի և ջրի հեղուկ վառելիքի խառնուրդով, ապահովում են հուսալի պահուստային հզորություն `գործարկման երկարացված ժամանակներով, մինչև մի քանի օր: Բացի այդ, այս ստորաբաժանումները զգալիորեն կրճատել են տեխնիկական սպասարկման պահանջները գեներատորների և մարտկոցների համեմատ ՝ տարեկան պահանջելով միայն մեկ սպասարկում:

Տվյալների ցանցերում վառելիքային բջիջների տեղադրման օգտագործման համար կայքի բնորոշ բնութագրերը.

100 Վտ-ից 15 կՎտ էլեկտրաէներգիայի սպառում ունեցող ծրագրեր
Batteryրագրեր մարտկոցի շահագործման պահանջներով> 4 ժամ
Կրկնիչներ օպտիկամանրաթելային համակարգերում (սինքրոն թվային համակարգերի հիերարխիա, գերարագ ինտերնետ, ձայնային IP- ով ...)
Բարձր արագությամբ ցանցի հանգույցներ
WiMAX փոխանցման հանգույցներ

Վառելիքի բջիջների սպասման տեղադրումները բազում առավելություններ են տալիս տվյալների կարևոր ցանցի ենթակառուցվածքների համար ավանդական ինքնուրույն մարտկոցների կամ դիզելային գեներատորների նկատմամբ, ինչը թույլ է տալիս մեծացնել դաշտային օգտագործումը.

Հեղուկ վառելիքի տեխնոլոգիան լուծում է ջրածնի կուտակման խնդիրը և ապահովում է պահուստային էլեկտրամատակարարման գործնականում անսահմանափակ աշխատանք:
Իրենց հանգիստ աշխատանքի, ցածր քաշի, ջերմաստիճանի ծայրահեղությունների դիմադրության և գործնականում առանց թրթռանքների պատճառով վառելիքի բջիջները կարող են տեղադրվել շենքից դուրս, արդյունաբերական սենյակներում / տարաների կամ տանիքների վրա:
Համակարգի օգտագործման տեղում նախապատրաստումը արագ և տնտեսական է, իսկ գործառնական գինը ՝ ցածր:
Վառելիքը կենսաքայքայվող է և ապահովում է էկոլոգիապես մաքուր լուծում քաղաքային միջավայրի համար:

Վառելիքի բջիջների / բջիջների օգտագործումը անվտանգության համակարգերում

Շենքի անվտանգության և հաղորդակցության ամենաբարդ համակարգերը նույնքան հուսալի են, որքան նրանց աշխատող էլեկտրասնուցումը: Չնայած համակարգերի մեծ մասը ներառում է ինչ-որ տեսակի UPS կարճաժամկետ էլեկտրաէներգիայի կորուստների համար, դրանք պայմաններ չեն ստեղծում էլեկտրաէներգիայի ավելի երկար խափանումների համար, որոնք կարող են տեղի ունենալ բնական աղետներից կամ ահաբեկչություններից հետո: Սա կարող է կարևոր խնդիր հանդիսանալ կորպորատիվ և պետական շատ գործակալությունների համար:

Կենսական նշանակության համակարգերը, ինչպիսիք են դիտանցման և մուտքի վերահսկման համակարգերը `տեսահսկման համակարգերի օգտագործմամբ (ID քարտի ընթերցողներ, դռների փակման սարքեր, կենսաչափական նույնականացման տեխնիկա և այլն), ավտոմատ հրդեհային ազդարարման և հրդեհաշիջման համակարգեր, վերելակի կառավարման համակարգեր և հեռահաղորդակցման ցանցեր, ռիսկի տակ են հուսալի այլընտրանքային շարունակական էներգիայի աղբյուրի բացակայություն:

Դիզելային գեներատորները մեծ աղմուկ են առաջացնում, դրանք դժվար է տեղակայել և լավ հայտնի են իրենց հուսալիության և պահպանման խնդիրներով: Ի տարբերություն դրա, պահուստային էներգիա ապահովող վառելիքի բջիջների տեղադրումը հանգիստ է, հուսալի, ունի զրոյական կամ շատ ցածր արտանետումներ և հեշտ է տեղադրել տանիքի տանիքում կամ շենքից դուրս: Սպառման ռեժիմում այն չի սպառվում և չի կորցնում էներգիան: Այն ապահովում է, որ կրիտիկական համակարգերը շարունակեն գործել, նույնիսկ հաստատության անջատումից և շենքի դուրս գալուց հետո:

Վառելիքի բջիջների նորարարական տեղադրումները պաշտպանում են արժեքավոր ներդրումները առաքելության կարևոր ծրագրերում: Դրանք ապահովում են էկո-բարեկամական, հուսալի, երկարակյաց (մինչև շատ օրեր) սպասման ուժ `250 Վտ-ից 15 կՎտ հզորության տիրույթում օգտագործման համար` զուգորդված բազմաթիվ անզուգական հատկությունների և հատկապես էներգիայի մեծ խնայողությունների հետ:

Վառելիքի բջիջների սպասման էլեկտրակայաններն առաջարկում են բազմաթիվ առավելություններ առաքելական նշանակություն ունեցող ծրագրերում օգտագործելու համար, ինչպիսիք են անվտանգության և շենքերի կառավարման համակարգերը ավանդական առանձին մարտկոցների կամ դիզելային գեներատորների նկատմամբ: Հեղուկ վառելիքի տեխնոլոգիան լուծում է ջրածնի կուտակման խնդիրը և ապահովում է պահուստային էլեկտրամատակարարման գործնականում անսահմանափակ աշխատանք:

Վառելիքի բջիջների / բջիջների օգտագործումը կենցաղային ջեռուցման և էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեջ

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջները (SFC) օգտագործվում են հուսալի, էներգաարդյունավետ և արտանետումներից զերծ ջերմային էլեկտրակայաններ կառուցելու համար ՝ լայնորեն մատչելի բնական գազից և վերականգնվող վառելիքի աղբյուրներից էլեկտրաէներգիա և ջերմություն առաջացնելու համար: Այս նորարարական միավորներն օգտագործվում են շուկաների բազմազանության մեջ ՝ սկսած տնային էլեկտրաէներգիայի արտադրությունից մինչև հեռավոր շրջաններ էլեկտրաէներգիայի մատակարարում, ինչպես նաև օժանդակ էներգիայի աղբյուրներ:

Վառելիքի բջիջների / բջիջների կիրառումը բաշխիչ ցանցերում

Փոքր կոոգեներացիոն կայանները նախատեսված են բաշխված էլեկտրաէներգիայի արտադրության ցանցում աշխատելու համար, որը բաղկացած է մեծ թվով փոքր արտադրող սարքերից ՝ մեկ կենտրոնացված էլեկտրակայանի փոխարեն:

Ստորև նկարը ցույց է տալիս էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետության կորուստները, երբ դրանք արտադրվում են էլեկտրակայանների էլեկտրակայաններում և տներ են փոխանցվում այս պահին գործող ավանդական էլեկտրահաղորդման ցանցերի միջոցով: Արդյունավետության կորուստները կենտրոնացված արտադրության մեջ ներառում են էլեկտրակայանի կորուստները, ցածր և բարձր լարման փոխանցումը և բաշխման կորուստները:

Նկարը ցույց է տալիս փոքր ջերմային էլեկտրակայանների ինտեգրման արդյունքները. Էլեկտրաէներգիան արտադրվում է օգտագործման կետում մինչև 60% արտադրողականության արդյունավետությամբ: Բացի դրանից, տնային տնտեսությունը կարող է օգտագործել վառելիքի բջիջների կողմից առաջացած ջերմությունը ջուրը և տարածքը տաքացնելու համար, ինչը մեծացնում է վառելիքի էներգիայի վերամշակման ընդհանուր արդյունավետությունը և մեծացնում է էներգախնայողության մակարդակը:

Վառելիքի բջիջների օգտագործումը շրջակա միջավայրի պահպանության համար. Դրա հետ կապված նավթային գազի օգտագործում

Նավթային արդյունաբերության կարևորագույն խնդիրներից մեկը կապված նավթային գազի օգտագործումն է: Ասոցացված նավթի գազի օգտագործման առկա մեթոդները շատ թերություններ ունեն, հիմնականը `դրանք տնտեսապես անշահավետ են: Ասոցացված նավթամթերքն այրվել է, ինչը մեծ վնաս է հասցնում շրջակա միջավայրին և մարդու առողջությանը:

Վառելիքի բջիջների նորարարական ջերմաէլեկտրակայանները, որոնք հարակից նավթային գազն օգտագործում են որպես վառելիք, ուղի են բացում հարակից նավթագազի օգտագործման խնդիրների արմատական և ծախսարդյունավետ լուծման համար:

Վառելիքի բջիջների կայանների հիմնական առավելություններից մեկն այն է, որ դրանք կարող են աշխատել հուսալի և կայուն `փոփոխական զուգակցված նավթային գազի հետ: Վառելիքի բջիջի շահագործման հիմքում ընկած անլար քիմիական ռեակցիայի պատճառով, օրինակ, մեթանի տոկոսի իջեցումը միայն առաջացնում է էլեկտրաէներգիայի արտադրության համապատասխան նվազում:
Consumersկունություն `կապված սպառողների էլեկտրական բեռի հետ, անկում, բեռի ալիք:
Վառելիքի բջիջների վրա ջերմային և էլեկտրակայանների տեղադրման և միացման համար դրանց իրականացումը չի պահանջում կապիտալ ծախսեր, քանի որ միավորները հեշտությամբ տեղադրվում են դաշտերի մոտակայքում գտնվող անպատրաստ տեղերում, հարմար են շահագործման մեջ, հուսալի և արդյունավետ:
Բարձր ավտոմատացումը և ժամանակակից հեռակառավարումը տեղադրման վայրում չեն պահանջում անձնակազմի մշտական ներկայություն:
Դիզայնի պարզությունն ու տեխնիկական կատարելագործումը. Շարժվող մասերի, շփման, յուղման համակարգերի բացակայությունը զգալի տնտեսական օգուտներ է տալիս վառելիքային բջիջների տեղադրման աշխատանքներից:
Consumptionրի սպառում. Ոչ մեկը մինչև +30 ° C ջերմաստիճանի պայմաններում և բարձր ջերմաստիճանի դեպքում աննշան:
Outրի ելք. Բացակայում է:
Բացի այդ, վառելիքի բջիջների համակցման կայանները չեն աղմկում, թրթռում, չեն տալիս վնասակար արտանետումներ մթնոլորտ