Հորիզոնի անցման ժամանակ. Eroրո արշալույսհնարավոր է, որ դուք պատահաբար ընկել եք այսպես կոչված «վառելիքի բջիջների» վրա, որոնք ցուցադրվում են գույքագրման հատուկ հոդվածներում: Բայց ինչի՞ համար են դրանք, ու՞մ վաճառել դրանք: Իրականում ոչ ոք կարիք չունի դրանք վաճառելու: Վառելիքի բջիջները անհրաժեշտ են, որպեսզի ակտիվացնեն հնագույն զինանոցի մուտքը, որում ամենաշատը լավագույն զրահատեխնիկաԽաղում: Այսպիսով, եկեք խոսենք այն մասին, թե որտեղ փնտրել իրեր և ինչպես մտնել հնագույն զինանոց:

Որտեղ գտնել վառելիքի բջիջները

• «Վարպետի կանխավճարը» առաջադրանքում մենք կկարողանանք գտնել վառելիքի երրորդ բջիջը: Նյութը հնարավոր կլինի գտնել ավելի ուշ, բայց քանի որ խաղի պատմությունը մեզ բերեց այստեղ, արժեքը գանձելը մեղք չէ: Ավելին, ճանապարհը դեպի այն վայրը, որտեղ ընկած է տարրը, ոչ մի դեպքում մոտ չէ:

  Ուստի, ստանալով Էլոյի «Վարպետի սահմանը» առաջադրանքը, անհրաժեշտ է գնալ քարտեզի հյուսիս ՝ հին քաղաքակրթության ավերակներ:

  

  Մեծ մասը առաքելությունը տեղի կունենաշենքի ներսում, որտեղ մենք պետք է վազենք բարդ միջանցքներով և վերև բարձրանանք վերելակի հանքերի երկայնքով: Այստեղ մենք պարզապես շարժվում ենք այն ուղով, որը խաղը մեզ առաջարկում է հենց այնքան, մինչ Ալոյը դուրս գա: Սյուժեի առումով մենք պետք է ուսումնասիրենք հնարամիտ սարք, բայց դա հետաձգենք:

  

  Ավելի լավ է ուշադրություն դարձնել բարձր պտուտակին, որի վրա տեսանելի են դեղին տարրեր, որոնց երկայնքով Էլոին կարող է բարձրանալ:

  

  Մենք բարձրանում ենք ամենավերևում, որտեղ փոքրիկ հարթակում մեզ սպասելու է թանկարժեք վառելիքի բջիջ:

  

  Դուք ստիպված կլինեք իջնել հարթակի վրա ամրացված պարան օգտագործելով: Եվ այդ ժամանակ դուք կարող եք ապահով շարժվել սյուժեի միջով մինչև «Մահի գանձ» առաջադրանքը:

• Falling Mountain պատմական առաքելության մեջ վերջին հինգերորդ վառելիքի բջիջը կրկին կարելի է գտնել դեպի հյուսիս ընկած ավերակների մեջ:

  

  Ստանալով առաջադրանքը ՝ մենք գնում ենք դեպի GAIA Prime- ի ավերակները: Մենք համարձակորեն շարժվում ենք այն ուղղությամբ, որտեղ մեզ տանում է խաղը, մինչև հասնենք այս վայրը.

  

  Մի փորձեք ցած նետվել այս փնջից: Այստեղ մենք պետք է ձախ թեքվենք: Այնտեղ մենք ժայռի մեջ մի փոքր ընկճվածություն կտեսնենք, ահա թե որտեղ է դա մեզ պետք:

Գոյության պես տարբեր տեսակներշարժիչներ ներքին այրումը, կան տարբեր տեսակի վառելիքի բջիջներ `ընտրություն հարմար տեսակվառելիքի բջիջը կախված է դրա կիրառությունից:

Վառելիքի բջիջները բաժանված են բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ջերմաստիճանի: Temperatureածր ջերմաստիճանի վառելիքի բջիջներորպես 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 բջիջներայս լրացուցիչ ընթացակարգի կարիքը չունեն, քանի որ երբ նրանք կարող են իրականացնել վառելիքի «ներքին վերափոխում» բարձրացված ջերմաստիճանըինչը նշանակում է, որ ջրածնի ենթակառուցվածքներում ներդրումներ կատարելու անհրաժեշտություն չկա:

Վառելիքի բջիջներ ՝ հալված կարբոնատի (RKTE) հիման վրա

Հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջները բարձր ջերմաստիճանի վառելիքային բջիջներ են: Բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը թույլ է տալիս բնական գազն օգտագործել ուղղակիորեն առանց վառելիքի պրոցեսորի և ցածր ջեռուցման արժեքի վառելիքի գազի արտադրական գործընթացներըև այլ աղբյուրներից: Այս գործընթացըմշակվել 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 հասնելու համար բարձր աստիճանէլեկտրոլիտում իոնների շարժունակությունը, հալված կարբոնատային էլեկտրոլիտով վառելիքի բջիջների աշխատանքը տեղի է ունենում այն ​​ժամանակ, երբ բարձր ջերմաստիճան(650 ° C): Արդյունավետությունը տատանվում է 60-80% -ի սահմաններում:

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 էլեկտրոններն ուղարկվում են դրս էլեկտրական միացումվերադառնալ դեպի կաթոդ ՝ առաջացնելով էլեկտրականությունև ջերմությունը որպես ենթամթերք:

Արձագանքն անոդում. CO 3 2- + H 2 => H 2 O + CO 2 + 2e -
Արձագանքությունը կաթոդում. CO 2 + 1/2 O 2 + 2e - => CO 3 2-
Տարրի ընդհանուր արձագանքը. H 2 (գ) + 1/2 O 2 (գ) + CO 2 (կաթոդ) => H 2 O (գ) + CO 2 (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, օգուտները ներառում են շինարարության ստանդարտ նյութեր օգտագործելու հնարավորությունը, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատե թերթը և էլեկտրոդների վրա նիկելի կատալիզատորը: Թափոնների ջերմությունը կարող է օգտագործվել գոլորշի առաջացնելու համար բարձր ճնշումտարբեր արդյունաբերական և առևտրային նպատակներով:

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: Heերմային և էլեկտրակայաններն արդյունաբերականորեն արտադրվում են հանգստյան օրով էլեկտրական հոսանք 2.8 ՄՎտ: Մշակվում են մինչև 100 ՄՎտ ելքային հզորությամբ տեղադրումներ:

Ֆոսֆորական թթու վառելիքի բջիջներ (FCTE)

Ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի վրա հիմնված վառելիքի բջիջները վառելիքի առաջին բջիջներն էին կոմերցիոն օգտագործում... Այս գործընթացը մշակվել է 1960-ականների կեսերին և փորձարկվել է 1970-ականներից: Այդ ժամանակից ի վեր կայունությունը բարձրացել է, կատարողականը ՝ իջել և ծախսը ՝ իջեցվել:

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 է, երբ ցածր ջերմաստիճանայդ պատճառով այս վառելիքային բջիջներն օգտագործվում են մինչև 150–220 ° C ջերմաստիճանում:

Վառելիքի բջիջներում լիցքավորող կրիչ այս տեսակիջրածին 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. 2H 2 => 4H + + 4e -
Արձագանքը կաթոդում ՝ O 2 (գ) + 4H + + 4e - => 2H 2 O
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

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, CO 2-ը չի ազդում էլեկտրոլիտի և վառելիքի բջիջի աշխատանքի վրա. Այս տեսակի բջիջներն աշխատում են բարեփոխված բնական վառելիքի հետ: Պարզ կոնստրուկցիա, 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:

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 առաջանում են հետևյալ ռեակցիաները.

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

Վառելիքի բջիջների այլ տեսակների համեմատ, պրոտոնային փոխանակման մեմբրանի վառելիքի բջիջները արտադրում են ավելի շատ էներգիավառելիքի 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 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 ավելի քիչ խնդիրներկորոզիայի տեսքի պատճառով, ինչը հանգեցնում է տարրի և դրա բաղադրիչների ավելի մեծ ամրության:

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջներ (SOFC)

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջները վառելիքի բջիջներն են, որոնք ունեն ամենաբարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը: Աշխատանքային ջերմաստիճանըկարող է տատանվել 600 ° C- ից 1000 ° C, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել տարբեր տեսակի վառելիք ՝ առանց հատուկ նախնական վերամշակում... Նման բարձր ջերմաստիճանը կարգավորելու համար օգտագործվող էլեկտրոլիտը բարակ, կերամիկական հիմքով պինդ մետաղական օքսիդ է, հաճախ իտրիումի և ցիրկոնիումի խառնուրդ, որը թթվածնի իոնների հաղորդիչ է (O 2 -): 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 (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 -
Արձագանքությունը կաթոդում. O 2 + 4e - => 2O 2 -
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

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 հիբրիդային վառելիքի բջիջ է ստեղծում արդյունավետության բարելավումարտադրելով էլեկտրական էներգիա մինչեւ 70%:

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 արտադրվում են առևտրով:

Ուղղակի մեթանոլի օքսիդացման վառելիքի բջիջներ (POMTE)

Վառելիքի բջիջների տեխնոլոգիան `մեթանոլի ուղղակի օքսիդացումով, որոշակի ժամանակահատված է անցնում ակտիվ զարգացում... 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 (CH 3 OH) օդը օքսիդանում է անոդում ջրի ներկայությամբ ՝ 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 ՝ 3/2 O 2 + 6H + + 6e - => 3H 2 O
Տարրի ընդհանուր արձագանքը ՝ CH 3 OH + 3/2 O 2 => CO 2 + 2H 2 O

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 մեթանոլի վառելիքի բջիջները երկուսի լավագույն թեկնածուն են Բջջային հեռախոսներըև այլ սպառողական ապրանքներ, ինչպես նաև մեքենաների շարժիչներում: 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 առաջացնում են էլեկտրական էներգիա և խմելու ջուր... Ալկալային վառելիքի բջիջները առավելագույններից են արդյունավետ տարրերէլեկտրաէներգիա արտադրելու համար էլեկտրաէներգիայի արտադրության արդյունավետությունը հասնում է 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. 2H 2 + 4OH - => 4H 2 O + 4e -
Արձագանքություն կաթոդում. O 2 + 2H 2 O + 4e - => 4OH -
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: Բացի այդ, SHFC- ները գործում են համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում և հանդիսանում են ամենաարդյունավետ վառելիքային բջիջներից մեկը. Այդպիսի հատկությունները, համապատասխանաբար, կարող են նպաստել էլեկտրաէներգիայի արտադրության արագացմանը և բարձր արդյունավետությունվառելիք

Մեկը բնութագրական հատկություններ SHTE - բարձր զգայունություն CO 2-ի նկատմամբ, 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 տարածքը և այլն ստորջրյա տրանսպորտային միջոցներ, դրանք պետք է աշխատեն մաքուր ջրածնի և թթվածնի վրա: Ավելին, մոլեկուլները, ինչպիսիք են CO, H 2 O և CH 4, որոնք անվտանգ են այլ վառելիքային բջիջների համար, և նույնիսկ դրանցից վառելիք են որոշների համար, վնասակար են SHFC- ների համար:

Պոլիմերային էլեկտրոլիտային վառելիքի 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 (TKTE)

Կոշտ թթվային վառելիքի բջիջներում էլեկտրոլիտը (C s HSO 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 ՝ ապահովելու լավ շփում... 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 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

Cանաչման էկոլոգիա Գիտություն և տեխնոլոգիա. Hydրածնի էներգիաամենաարդյունավետ արդյունաբերություններից մեկն է, և վառելիքի բջիջները այն պահում են նորարարական տեխնոլոգիայի առաջնագծում:

Վառելիքի բջիջը մի սարք է, որն արդյունավետորեն առաջացնում է D.C.և ջերմությունը ջրածնով հարուստ վառելիքից ՝ էլեկտրոէներգիայի միջոցով քիմիական ռեակցիա.

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 ջուրն են գոլորշու տեսքով և փոքր քանակությամբ ածխաթթու գազ, որն ընդհանրապես չի արտանետվում, եթե մաքուր ջրածինը օգտագործվում է որպես վառելիք: 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, օգուտները 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 ՝ իջել 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:

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 առաջանում են հետևյալ ռեակցիաները.

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 գործարկել: 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: Այս 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 արտադրվում են առևտրով:

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, SCFC- ները գործում են համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում և հանդիսանում են վառելիքի ամենաարդյունավետ բջիջներից մեկը. Այդպիսի բնութագրերը կարող են համապատասխանաբար նպաստել էլեկտրաէներգիայի արտադրության արագացմանը և վառելիքի բարձր արդյունավետությանը:

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) 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 (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

Դրանք սնուցվում են ԱՄՆ ազգային օդագնացության և տիեզերական վարչության (NASA) տիեզերանավի կողմից: Նրանք էլեկտրաէներգիա են մատակարարում Օմահայի Առաջին ազգային բանկի համակարգիչներին: Դրանք օգտագործվում են Չիկագոյի որոշ հասարակական ավտոբուսներում:

Սրանք բոլորը վառելիքի բջիջներ են: Վառելիքի բջիջները էլեկտրաքիմիական սարքեր են, որոնք առանց այրման էլեկտրաէներգիա են առաջացնում ՝ քիմիապես, մարտկոցների նման: Միակ տարբերությունն այն է, որ նրանք օգտագործում են այլ քիմիական նյութեր ՝ ջրածին և թթվածին, իսկ քիմիական ռեակցիայի արտադրանքը ջուրն է: Բնական գազը կարող է օգտագործվել նաև, սակայն, ածխաջրածնային վառելիք օգտագործելիս, իհարկե, ածխաթթու գազի որոշակի արտանետումներ անխուսափելի են:

Քանի որ վառելիքի բջիջները կարող են արդյունավետ աշխատել և առանց վնասակար արտանետումների, նրանք մեծ խոստում են տալիս կայուն էներգիայի աղբյուրին, որը կօգնի նվազեցնել ջերմոցային գազերի և այլ աղտոտիչների արտանետումները: Վառելիքի բջիջների լայնամասշտաբ օգտագործման հիմնական խոչընդոտը դրանցն է բարձր գինհամեմատած էլեկտրաէներգիա կամ մղիչ տրանսպորտային միջոցներ առաջացնող այլ սարքերի հետ:

Historyարգացման պատմություն

Վառելիքի առաջին բջիջները ցույց տվեց սըր Ուիլյամ Գրովսը 1839 թ.-ին: Գրովսը ցույց տվեց, որ էլեկտրոլիզի գործընթացը `ջրի պառակտումը ջրածնի և թթվածնի էլեկտրական հոսանքով, հետադարձելի է: Այսինքն ՝ ջրածինն ու թթվածինը կարող են քիմիապես միավորվել ՝ էլեկտրականություն կազմելով:

Դա ցույց տալուց հետո, շատ գիտնականներ նախանձախնդրորեն շտապեցին ուսումնասիրել վառելիքի բջիջները, սակայն տասնիններորդ դարի երկրորդ կեսին ներքին այրման շարժիչի հայտնագործումը և նավթի պաշարների արդյունահանման ենթակառուցվածքների զարգացումը հետ թողեցին վառելիքի բջիջների զարգացումը: , Վառելիքի բջիջների զարգացումը հետագայում կաշկանդված էր դրանց բարձր գնով:

Վառելիքի բջիջների զարգացման պոռթկումը տեղի ունեցավ 1950-ականներին, երբ NASA- ն դիմեց նրանց ՝ կապված տիեզերական թռիչքի համար կոմպակտ էլեկտրաէներգիայի գեներատոր առաջացող անհրաժեշտության հետ: Ներդրվեցին համապատասխան միջոցներ, և արդյունքում `Ապոլոն և Երկվորյակ թռիչքներ իրականացվեցին վառելիքի բջիջների վրա: Տիեզերանավերը սնուցվում են նաև վառելիքային բջիջներից:

Վառելիքի բջիջները դեռևս հիմնականում փորձարարական տեխնոլոգիա են, բայց մի քանի ընկերություններ դրանք արդեն վաճառում են առևտրային շուկայում: Միայն վերջին գրեթե տասը տարիների ընթացքում զգալի առաջընթաց է գրանցվել առևտրային վառելիքային բջիջների տեխնոլոգիայի մեջ:

Ինչպես է աշխատում վառելիքի բջիջը

Վառելիքի բջիջները նման են վերալիցքավորվող մարտկոցներ- դրանք էլեկտրաէներգիա են առաջացնում քիմիական ռեակցիայի միջոցով: Ի տարբերություն դրա, ներքին այրման շարժիչները վառելիք են այրում և դրանով առաջացնում ջերմություն, որն այնուհետև վերածվում է մեխանիկական էներգիայի: Քանի դեռ արտանետվող գազերից ջերմությունը չի օգտագործվել ինչ-որ կերպ (օրինակ ՝ ջեռուցման կամ օդորակման համար), ապա կարելի է ասել, որ ներքին այրման շարժիչի արդյունավետությունը բավականին ցածր է: Օրինակ, փոխադրամիջոցում վառելիքի բջիջների արդյունավետությունը, որը ներկայումս մշակման փուլում գտնվող նախագիծ է, ակնկալվում է ավելի քան երկու անգամ գերազանցել ներկայումս ավտոմեքենաներում օգտագործվող բենզինային շարժիչների արդյունավետությունը:

Չնայած մարտկոցները և վառելիքի էլեմենտները երկուսն էլեկտրաէներգիա են արտադրում քիմիապես, նրանք կատարյալ երկու բան են կատարում: տարբեր գործառույթներ... Մարտկոցները պահվում են էներգետիկ սարքեր. Նրանց առաջացրած էլեկտրաէներգիան արդյունք է իրենց մեջ արդեն պարունակվող նյութի քիմիական ռեակցիայի: Վառելիքի բջիջները էներգիա չեն կուտակում, բայց էներգիայի մի մասը արտաքին մատակարարվող վառելիքից վերածում են էլեկտրաէներգիայի: Այս առումով վառելիքի բջիջն ավելի շատ նման է սովորական էլեկտրակայանի:

Վառելիքի բջիջների մի քանի տարբեր տեսակներ կան: Ամենապարզ վառելիքի բջիջը բաղկացած է հատուկ թաղանթից, որը հայտնի է որպես էլեկտրոլիտ: Փոշիացված էլեկտրոդները կիրառվում են թաղանթի երկու կողմերում: Այս դիզայնը `երկու էլեկտրոդներով շրջապատված էլեկտրոլիտը, առանձին տարր է: Hydրածինը հոսում է մի կողմ (անոդ), իսկ թթվածինը (օդը) ՝ մյուսը (կաթոդ): Յուրաքանչյուր էլեկտրոդում տեղի են ունենում տարբեր քիմիական ռեակցիաներ:

Անոդում ջրածինը քայքայվում է պրոտոնների և էլեկտրոնների խառնուրդի մեջ: Որոշ վառելիքային բջիջներում էլեկտրոդները շրջապատված են կատալիզատորի միջոցով, որը սովորաբար պատրաստված է պլատինից կամ այլ ազնիվ մետաղներից, որոնք հեշտացնում են դիսոցացիայի ռեակցիան.

2H2 ==> 4H + + 4e-:

H2 = դիատոմիկ ջրածնի մոլեկուլ, ձև,

որն է ջրածինը գազի տեսքով.

H + = իոնացված ջրածին, այսինքն. պրոտոն;

e- = էլեկտրոն:

Վառելիքի բջիջի աշխատանքը հիմնված է այն փաստի վրա, որ էլեկտրոլիտը պրոտոններն անցնում է իր միջով (դեպի կաթոդ), բայց էլեկտրոնները ՝ ոչ: Էլեկտրոնները դեպի կաթոդ են տեղափոխվում արտաքին հաղորդիչ շղթայի երկայնքով: Էլեկտրոնների այս շարժումը էլեկտրական հոսանք է, որը կարող է օգտագործվել քշելու համար արտաքին սարքկապված է վառելիքի խցիկի հետ, ինչպիսին է էլեկտրական շարժիչը կամ էլեկտրական լամպը: Այս սարքը սովորաբար անվանում են «բեռ»:

Վառելիքի բջիջի կաթոդային կողմում պրոտոնները (որոնք անցել են էլեկտրոլիտով) և էլեկտրոնները (որոնք անցել են արտաքին բեռով) «վերամիավորվում են» և արձագանքում կաթոդին մատակարարվող թթվածնին ՝ ջուր կազմելու համար, H2O:

4H + + 4e- + O2 ==> 2H2O.

Վառելիքի բջիջում ընդհանուր արձագանքը գրված է հետևյալ կերպ.

2H2 + O2 ==> 2H2O.

Իրենց աշխատանքում վառելիքի բջիջները օգտագործում են ջրածնի վառելիք և օդից թթվածին: Hydրածինը կարող է մատակարարվել ուղղակիորեն կամ արդյունահանման միջոցով արտաքին վառելիքի աղբյուրից, ինչպիսիք են բնական գազը, բենզինը կամ մեթանոլը: Արտաքին աղբյուրի դեպքում այն ​​պետք է քիմիապես վերափոխվի `ջրածին հանելու համար: Այս գործընթացը կոչվում է «բարեփոխում»: Hydրածինը կարելի է ստանալ նաև ամոնիակից, այլընտրանքային ռեսուրսներից, ինչպիսիք են գազը քաղաքային աղբավայրերից և մաքրման կայաններից Կեղտաջրերև նաև ջրի էլեկտրոլիզի միջոցով, որի ընթացքում էլեկտրաէներգիան օգտագործվում է ջուրը ջրածնի և թթվածնի մեջ քայքայելու համար: Այսօր տրանսպորտում վառելիքային բջիջների տեխնոլոգիաների մեծ մասը օգտագործում են մեթանոլ:

Վառելիքի բարեփոխման համար `վառելիքի բջիջների համար ջրածնի արտադրություն, տարբեր միջոցներ... ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարությունը բենզինի բարեփոխիչի ներսում վառելիքի համակարգ է մշակել `ինքնավար վառելիքի բջիջը ջրածնով ապահովելու համար: Միացյալ Նահանգների Խաղաղ օվկիանոսի հյուսիս-արևմտյան ազգային լաբորատորիայի հետազոտողները ցույց են տվել, որ վառելիքի կոմպակտ ռեակտոր էներգամատակարարման բլոկի մեկ տասներորդ չափով: ԱՄՆ էներգետիկ ընկերությունը, Northwest Power Systems- ը և Sandia National Laboratory- ը ցույց են տվել վառելիքի բարեփոխիչ, որը դիզելային վառելիքը վերածում է վառելիքի բջիջների համար ջրածնի:

Առանձին-առանձին վառելիքի բջիջներն արտադրում են յուրաքանչյուրը մոտ 0,7-1,0 վոլտ: Լարման ավելացման համար տարրերը հավաքվում են «կասկադում», այսինքն E. սերիական կապ: Ավելի շատ հոսանք ստեղծելու համար կասկադային տարրերի հավաքածուները զուգահեռաբար միացված են: Եթե ​​վառելիքի բջիջների կասկադները միավորում եք վառելիքի համակարգի, օդի և հովացման համակարգի և կառավարման համակարգի հետ, կստանաք վառելիքի բջիջների շարժիչ: Այս շարժիչը կարող է վարել փոխադրամիջոց, ստացիոնար էլեկտրակայան կամ շարժական էլեկտրական գեներատոր 6: Վառելիքի բջիջների շարժիչները տարբեր չափսերկախված նպատակից, վառելիքի բջիջի տեսակից և օգտագործվող վառելիքից: Օրինակ ՝ Օմահայի բանկերից մեկում տեղադրված չորս առանձին 200 կՎտ ստացիոնար էլեկտրակայաններից յուրաքանչյուրի չափը մոտավորապես բեռնատար կցորդի չափ է:

Դիմումներ

Վառելիքի բջիջները կարող են օգտագործվել ինչպես ստացիոնար, այնպես էլ շարժական սարքերում: Ի պատասխան ԱՄՆ արտանետումների խստացված կանոնակարգերի ՝ մեքենաներ արտադրողները, ներառյալ DaimlerChrysler- ը, Toyota- ն, Ford- ը, General Motors- ը, Volkswagen- ը, Honda- ն և Nissan- ը փորձարկել և ցույց են տվել վառելիքային բջիջների մեքենաներ: Ակնկալվում է, որ վառելիքի բջիջների առաջին կոմերցիոն տրանսպորտային միջոցները ճանապարհ կհայտնվեն 2004 կամ 2005 թվականներին:

Բենզինային բջիջների տեխնոլոգիայի պատմության մեջ մեծ նշանակություն ունեցավ 1993 թ.-ի հունիսին Ballard Power System- ի փորձարարական 32 ոտնաչափ քաղաքային ավտոբուսի ցուցադրումը, որն աշխատում էր 90 կվտ հզորությամբ ջրածնի վառելիքի բջիջների շարժիչով: Այդ ժամանակից ի վեր շատերը տարբեր տեսակներև վառելիքային բջիջների ուղևորատար մեքենաների տարբեր սերունդներ, որոնք սնուցվում են տարբեր տեսակներվառելիք 1996-ի վերջից Կալիֆոռնիայի Պալմ անապատում օգտագործվում են ջրածնի վառելիքի բջիջների երեք գոլֆի սայլեր: Իլինոյս նահանգի Չիկագոյի ճանապարհներին; Վանկուվեր, Բրիտանական Կոլումբիա; և Նորվեգիայի Օսլո քաղաքը փորձարկում է վառելիքի բջիջների քաղաքային ավտոբուսները: Լոնդոնի փողոցներում փորձարկվում են ալկալային վառելիքի բջիջների տաքսիները:

Fuelուցադրվում են նաև վառելիքի բջիջների տեխնոլոգիա օգտագործող ստացիոնար տեղադրումները, բայց դրանք առևտրային առումով դեռ լայնորեն չեն օգտագործվում: Նեբրասկայի Օմահայի առաջին ազգային բանկը համակարգիչներն աշխատեցնելու համար օգտագործում է վառելիքային բջիջների համակարգ, քանի որ այն ավելի հուսալի է, քան հին համակարգգործում է էլեկտրական ցանցից `վթարային մարտկոցի էլեկտրամատակարարմամբ: Աշխարհում ամենամեծը առևտրային համակարգ 1,2 ՄՎտ հզորությամբ վառելիքի բջիջը շուտով կտեղադրվի Ալյասկայի փոստի մշակման կենտրոնում: Փորձարկվում և ցուցադրվում են նաև վառելիքային բջիջների համակարգչային համակարգիչները, կեղտաջրերի մաքրման կայանների կառավարման համակարգերը և վաճառքի մեքենաները:

"Կողմ եվ դեմ"

Վառելիքի բջիջներն ունեն մի քանի առավելություն: Մինչ արդյունավետությունը ժամանակակից շարժիչներներքին այրումը կազմում է ընդամենը 12-15%, վառելիքի բջիջների համար այս հարաբերակցությունը 50% է: Վառելիքի բջիջների արդյունավետությունը կարող է մնալ բավականին բարձր բարձր մակարդակնույնիսկ այն դեպքում, երբ դրանք չեն օգտագործվում իրենց լրիվ անվանական հզորությամբ, ինչը էական առավելություն է բենզինային շարժիչների նկատմամբ:

Վառելիքի բջիջների մոդուլային դիզայնը նշանակում է, որ վառելիքի բջիջների էլեկտրակայանի հզորությունը կարող է ավելացվել պարզապես ավելացնելով ևս մի քանի փուլ: Սա նվազագույնի է հասցնում կարողությունների թերօգտագործման գործոնը, ինչը թույլ է տալիս ավելի լավ համապատասխանել առաջարկի և պահանջարկի միջև: Քանի որ վառելիքի բջիջների միավորի արդյունավետությունը որոշվում է կատարողականով առանձին տարրեր, փոքր վառելիքային բջիջների էլեկտրակայանները գործում են նույնքան արդյունավետ, որքան խոշորները: Բացի այդ, անշարժ վառելիքային բջիջների համակարգերից ստացված թափոնները կարող են օգտագործվել ջրի և սենյակների տաքացման համար `էլ ավելի բարձրացնելով էներգախնայողությունը:

Վառելիքի բջիջներ օգտագործելիս վնասակար արտանետումներ գործնականում չկան: Երբ շարժիչը աշխատում է մաքուր ջրածնի վրա, միայն ենթամթերք են առաջանում միայն ջերմությունն ու մաքուր ջրի գոլորշին: Այսպես շարունակ տիեզերանավերտիեզերագնացները ջուր են խմում, որն առաջացել է նավի վրա աշխատող վառելիքի բջիջների աշխատանքի արդյունքում: Արտանետումների կազմը կախված է ջրածնի աղբյուրի բնույթից: Մեթանոլի օգտագործմամբ առաջանում են ազոտի ազոտի օքսիդներ և ածխածնի օքսիդի արտանետումներ և միայն ածխաջրածինների փոքր արտանետումներ: Արտանետումներն ավելանում են ջրածնից մեթանոլի և բենզինի անցնելուն պես, չնայած նույնիսկ բենզինով արտանետումները կմնան բավականին ցածր: Ամեն դեպքում, այսօրվա ներքին այրման ավանդական շարժիչները վառելիքի բջիջներով փոխարինելը կհանգեցնի CO2- ի և ազոտի օքսիդի արտանետումների ընդհանուր նվազմանը:

Վառելիքի բջիջների օգտագործումը ճկունություն է ապահովում էներգետիկ ենթակառուցվածքում ՝ ստեղծելով լրացուցիչ հատկություններապակենտրոնացված էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար: Էլեկտրաէներգիայի ապակենտրոնացված աղբյուրների բազմազանությունը թույլ է տալիս կրճատել էլեկտրաէներգիայի փոխանցման ընթացքում կորուստները և զարգացնել էներգետիկ շուկաներ (ինչը հատկապես կարևոր է հեռավոր և գյուղական վայրերի համար `էլեկտրահաղորդման գծերի հասանելիության բացակայության պայմաններում): Վառելիքի բջիջների օգնությամբ առանձին բնակիչներ կամ թաղամասեր կարող են իրենց ապահովել էլեկտրաէներգիայի մեծ մասով և այդպիսով էապես բարձրացնել դրա օգտագործման արդյունավետությունը:

Վառելիքի բջիջները էներգիա են առաջարկում Բարձրորակև հուսալիության բարձրացում: Դրանք ամուր են, չունեն շարժական մասեր և արտադրում են կայուն էներգիա:

Այնուամենայնիվ, վառելիքի բջիջների տեխնոլոգիան հետագա կատարելագործման կարիք ունի ՝ դրանց արտադրողականությունը բարձրացնելու, ծախսերը նվազեցնելու և դրանով վառելիքային բջիջները մրցունակ դարձնելու էներգետիկ այլ տեխնոլոգիաների հետ: Հարկ է նշել, որ էներգետիկ տեխնոլոգիաների ինքնարժեքի բնութագրերը դիտարկելիս պետք է համեմատություններ կատարել բոլոր բաղադրիչ տեխնոլոգիական բնութագրերի հիման վրա `ներառյալ կապիտալի շահագործման ծախսերը, աղտոտիչների արտանետումները, էներգիայի որակը, կայունությունը, ապամոնտաժումը և ճկունությունը:

Չնայած ջրածնի գազը լավագույն վառելիքն է, դրա համար ենթակառուցվածքները կամ տրանսպորտային բազան դեռ գոյություն չունի: Առաջիկայում էլեկտրակայաններին բենզինի, մեթանոլի կամ բնական գազի տեսքով ջրածնի աղբյուրներով ապահովում, առկա համակարգերըհանածո վառելիքի պաշարներ (բենզալցակայաններ և այլն): Սա կվերացնի ջրածնի հատուկ լցակայանների անհրաժեշտությունը, բայց կպահանջի, որ յուրաքանչյուր մեքենայի վրա տեղադրվի բրածոից ջրածնի փոխարկիչ («բարեփոխիչ»): Այս մոտեցման թերությունն այն է, որ այն օգտագործում է հանածո վառելիք և այդպիսով հանգեցնում ածխաթթու գազի արտանետումների: Մեթանոլը, որը ներկայումս առաջատար թեկնածուն է, ավելի քիչ արտանետումներ է առաջացնում, քան բենզինը, բայց դրա համար անհրաժեշտ է ավելի մեծ հզորություն մեքենայի վրա, քանի որ այն երկու անգամ է զբաղեցնում ավելի շատ տարածքնույն էներգիայի պարունակությամբ:

Ի տարբերություն հանածո վառելիքի մատակարարման համակարգերի, արևային և քամու համակարգերը (օգտագործելով էլեկտրաէներգիա ջրից ջրածին և թթվածին ստեղծելու համար) և ուղղակի ֆոտոկոնվերսիոն համակարգեր (օգտագործելով կիսահաղորդչային նյութեր կամ ֆերմենտներ ՝ ջրածին արտադրելու համար) կարող են ջրածին մատակարարել առանց բարեփոխման քայլի, և այսպես, վնասակար արտանետումների նյութերից հնարավոր է խուսափել, ինչը նկատվում է մեթանոլի կամ բենզինի վառելիքի բջիջներ օգտագործելիս: Rogenրածինը կարող էր պահվել և վերափոխվել էլեկտրաէներգիայի ՝ վառելիքի խցիկում, ըստ անհրաժեշտության: Առաջ շարժվելով ՝ վառելիքի բջիջների համատեղումը վերականգնվող էներգիայի այս տեսակին, հավանաբար, արդյունավետ ռազմավարություն կլինի ՝ ապահովելու արդյունավետ, էկոլոգիապես առողջ և համընդհանուր աղբյուրէներգիա

IEER- ի առաջարկությունն է, որ տեղական, դաշնային և նահանգային կառավարությունները հատկացնեն իրենց տրանսպորտային գնումների բյուջեների մի մասը վառելիքի բջիջների տրանսպորտային միջոցներին, ինչպես նաև ստացիոնար համակարգերվառելիքի բջիջ `դրա որոշ էական կամ նոր շենքերին ջերմություն և էլեկտրականություն ապահովելու համար: Սա կօգնի զարգացնել կենսական տեխնոլոգիան և նվազեցնել ջերմոցային գազերի արտանետումները:

Թիվ 1 վառելիքի խցիկ - Նյութի սիրտը (հանձնարարություն նյութի դամբարան)
Ալոյի առաջին վառելիքի բջիջը կգտնվի նույնիսկ այն լրանալուց առաջ բաց աշխարհ... Նախաձեռնությունից հետո մեր հերոսուհին կհայտնվի Մայր Սրտի մեջ, Հորա ցեղի սրբազան վայրում և Մատրիրակների կացարանում:

Մահճակալից վեր կենալուց հետո Ալոյը հաջորդաբար կքայլի մի քանի սենյակներով և դրանցից մեկում սայթաքելու է կնքված դռան վրա, որը հնարավոր չէ բացել: Նայեք շուրջը. Մոտակայքում կլինի օդափոխման լիսեռ, որը զարդարված է վառվող մոմերով: Դուք այնտեղ եք

Հանքի երկայնքով քայլելուց հետո կհայտնվեք փակ դռան ետևում: Նայեք մոմերի և պատի վրա դրված առեղծվածային տուփի կողքին գտնվող հատակին. Հենց այստեղ է վառելիքի բջիջը:

Կարևոր էԵթե ​​դուք հիմա չվերցնեք այս վառելիքի բջիջը, «Հորայի սիրտը» որոնումն ավարտելուց հետո կկարողանաք այս վայր հասնել կրկին միայն խաղի վերջին փուլերում:

Թիվ 2 վառելիքի բջիջ - Ավերակներ
Էլուն արդեն եղել է այս ավերակների մեջ. Նա ընկել է այստեղ որպես երեխա: Նախաձեռնությունն ավարտելուց հետո արժե հիշել ձեր մանկությունը և կրկին վերադառնալ այստեղ `ձեռք բերել երկրորդ վառելիքի բջիջ:

Ավերակների մուտքն այսպիսի տեսք ունի, համարձակ ցատկիր:

Ձեզ անհրաժեշտ է ավերակների առաջին մակարդակը, աջ ներքևի հատվածը, քարտեզի վրա մանուշակագույնով ընդգծված: Այստեղ մի դուռ կա, որը Ալոյը կբացի իր նիզակով:

Դռնով անցնելուց հետո աստիճաններով բարձրանալ և աջ թեքվել. Էլուն իր երիտասարդության տարիներին չէր կարողանում անցնել այդ ստալակտիտներով, բայց այժմ նա վիճում է: Կրկին հանեք նիզակը և կոտրեք ստալակտիտները. Արահետը պարզ է, մնում է վերցնել սեղանին ընկած վառելիքի բջիջը:

Թիվ 3 վառելիքի խցիկ - Հիմնական սահման (սահմանել հիմնական սահման)
Մենք շարժվում ենք դեպի հյուսիս: Պատմության որոնման ընթացքում Վարպետ Ալոյի «Ռիչ» -ը ուսումնասիրում է «Առաջնորդների» հսկա ավերակները: Ավերակների տասներկուերորդ մակարդակում թաքնված է մեկ այլ վառելիքի բջիջ:

Անհրաժեշտ է ոչ միայն բարձրանալ ավերակների վերին մակարդակ, այլև մի փոքր ավելի բարձրանալ: Բարձրացեք շենքի գոյատևող հատվածը, մինչև հայտնվեք մի փոքր տարածքում, որը բաց է բոլոր քամիներից:

Այստեղ է, որ ընկած է երրորդ վառելիքի բջիջը: Մնում էր իջնել:

Վառելիքի խցիկ # 4 - Մահվան գանձ (մահվան գանձի հանձնարարություն)
Այս վառելիքի բջիջը նույնպես թաքնված է քարտեզի հյուսիսային մասում, բայց այն շատ ավելի մոտ է Հորա ցեղի հողերին: Էլուն նույնպես այստեղ կընկնի պատմական առաքելության անցման ժամանակ:

Տարրին հասնելու համար Ալոյին անհրաժեշտ է վերականգնել կնքված դռան էներգիայի մատակարարումը, որը գտնվում է գտնվելու վայրի երրորդ մակարդակում:

Դա անելու համար հարկավոր է լուծել մի փոքր գլուխկոտրուկ. Դռան տակ գտնվող մակարդակի վրա կա չորս կարգավորիչի երկու բլոկ:

Նախ, եկեք գործ ունենանք կարգավորիչների ձախ բլոկի հետ: Առաջին կարգավորիչը պետք է «նայի» վեր, երկրորդը ՝ «աջ», երրորդը ՝ «ձախ», չորրորդը ՝ «ներքև»:

Մենք անցնում ենք աջ բլոկ: Դուք չեք շոշափում առաջին երկու կոճակները, երրորդ և չորրորդ գլխիկները պետք է ուղղված լինեն ներքև:

Մենք բարձրանում ենք մեկ աստիճանով վերև. Ահա կարգավորիչների վերջին բլոկը: Orderիշտ կարգն է. Վեր, վար, ձախ, աջ:

Եթե ​​ամեն ինչ ճիշտ եք անում, ապա բոլոր կարգավորիչները կփոխեն փիրուզագույն գույնը, վերականգնվում է էլեկտրասնուցումը: Վերադառնալ դեպի դուռը և բացել այն. Դա վառելիքի հաջորդ բջիջն է:

Վառելիքի խցիկ թիվ 5 - GAIA PRIME (Ընկած լեռան առաջադրանք)
Վերջապես, վառելիքի վերջին բջիջը և կրկին պատմվածքի շարքում: Էլուն գնում է GAIA PRIME- ի ավերակները:

Հատկապես զգույշ եղեք, երբ հասնեք երրորդ մակարդակ: Ինչ-որ պահի, Էլոյի առջև, կլինի մի գրավիչ անդունդ, որի մեջ կարող ես իջնել պարանով `այնտեղ պետք չէ:

Ավելի լավ է թեքվել ձախ և ուսումնասիրել թաքնված քարանձավը, այն կարող եք մտնել դրա մեջ, եթե իջնեք լեռան լանջով:

Մտեք ներս և գնացեք առաջ մինչև վերջ: Աջ կողմում գտնվող վերջին սենյակում կլինի դարակաշար, որի վրա ընկած է վերջին վառելիքի բջիջը: