Brenselcellen er en elektrokemisk energikonverteringsanordning, som på grunn av kjemisk reaksjon Konverterer hydrogen og oksygen til elektrisitet. Som et resultat av denne prosessen dannes vann og en stor mengde varme er preget. Brenselcellen er veldig lik batteriet, som kan lades og deretter bruke akkumulert elektrisk energi.
Oppfinneren av brenselcellen, Villama R. Groove, som oppfant den i 1839 i 1839, ble anvendt i denne brenselcellen som en elektrolytt, en oppløsning av svovelsyre ble anvendt, og hydrogen ble brukt som drivstoff, som var forbundet med oksygen i det oksiderende middelmiljøet. Det skal bemerkes at inntil nylig ble brenselcellene bare brukt i laboratorier og romfartøy.
I fremtiden vil brenselceller kunne konkurrere med mange andre energikonverteringssystemer (inkludert gassturbin På kraftverk) Interne forbrenningssystemer i bilen og elektriske batterier i bærbare enheter. Motorer intern forbrenning Brenn drivstoff og bruk trykk opprettet av utvidelsen av gasser utgitt under forbrenning for å utføre mekanisk arbeid. Oppladbare batterier lagrer elektrisk energi, konverterer den deretter til kjemisk energi, som om nødvendig kan konverteres tilbake til elektrisk energi. Potensielt brenselceller er svært effektive. Tilbake i 1824 viste den franske forskeren Karo at kompresjonssyklusene av utvidelsen av forbrenningsmotoren ikke kan gi effektiviteten av transformasjonen av termisk energi (som er den kjemiske energien til det forbrenningsbrennstoffet) i mekanisk over 50%. Brenselcellen har ikke bevegelige deler (i det minste inne i selve elementet), og derfor adlyder de ikke loven i Carno. Naturligvis vil de ha større enn 50%, effektivitet og er spesielt effektive ved lave belastninger. Dermed er biler med brenselceller klar til å bli (og har allerede bevist det) mer økonomisk enn vanlige biler i reelle bevegelsesvilkår.
Drivstoffcellen er å generere en direkte spenningsstrøm, som kan brukes til å drive elektrisk motor, belysningssysteminnretninger og andre elektriske systemer i bilen. Det finnes flere typer brenselceller som varierer i de kjemiske prosessene som brukes. Drivstoffelementene er vanligvis klassifisert av typen elektrolytt som brukes i dem, som de bruker. Noen typer brenselceller er lovende å bruke dem som kraftverk av kraftverk, mens andre kan være nyttige for små bærbare enheter eller for bilkjøring.
Alkalisk brenselcelle er en av de aller første utviklede elementene. De ble brukt av space Program USA, fra 1960-tallet. Slike brenselceller er svært utsatt for forurensning, og derfor krever de meget rent hydrogen og oksygen. I tillegg er de veldig dyre, og derfor er denne typen brenselcelle sannsynligvis ikke funnet utbredt På biler.
Fosforsyrebaserte brenselceller kan anvendes i stasjonære installasjoner av lav effekt. De jobber med en ganske høy temperatur og krever derfor lang tid for oppvarming, noe som også gjør dem ineffektive for bruk i biler.
Fastbrenselceller er bedre egnet for store stasjonære elektrisitetsgeneratorer som kan gi elektrisitetsanlegg eller bosetninger. Denne typen drivstoffcelle fungerer med veldig høye temperaturer (ca. 1000 ° C). Høy arbeidstemperatur skaper visse problemer, men derimot er det en fordel - damp produsert av brenselcellen kan rettes til turbinen for å utvikle mer elektrisitet. Generelt forbedrer dette den totale effektiviteten til systemet.
En av de mest lovende systemene - Proton-utvekslet membranbrenselcelle - PSTE (PEMFC - protonutvekslingsmembran Brenselcelle.). I for tiden Denne typen brenselcelle er mest lovende fordi den kan kjøre biler, busser og andre kjøretøyer.

Kjemiske prosesser i brenselcellen

Brenselcellene bruker den elektrokjemiske prosessen med sammensetning av hydrogen med oksygen oppnådd fra luft. Som i batteriene bruker brennstoffcellene elektroder (faste elektriske ledere) i elektrolytt (elektrisk utført). Når i kontakt med den negative elektroden (anode) består av hydrogenmolekyler, er sistnevnte delt inn i protoner og elektroner. Protoner passerer gjennom protonbyttermembranen (POM) på den positive elektroden (katode) av brenselcellen, som produserer elektrisitet. Den kjemiske forbindelsen av hydrogenmolekyler og oksygen forekommer til dannelsen av vann, som et biprodukt av denne reaksjonen. Den eneste typen utslipp fra brenselcellen er vanndamp.
Elektrisitet produsert av brenselceller kan brukes i den elektriske overføringen av bilen (består av elektrisitetsomformer og asynkron motor AC) for produksjon av mekanisk energi for stasjonen i bilens bevegelse. Driften av elektrisitetsomformeren er å konvertere en konstant elektrisk strøm som produseres av brenselceller, til en vekslende strøm som kjøretøyets trekkraft elektrisk motor kjører.

Ordningen av brenselcelleanordningen med protonutvekslingsmembran:
1 - anode;
2 - proton-byttermembran (REM);
3 - Katalysator (rød);
4 - Katode

Protonbyttermembranen til brenselcellen (PEMFC) bruker en av de enkleste reaksjonene av en brenselcelle.

Separat drivstoffelementcelle

Vurder hvordan brenselcellen er anordnet. Anode, negativ brenselcellepole, utfører elektroner som er unntatt fra hydrogenmolekyler slik at de kan brukes i en ekstern elektrisk krets (kjeder). For å gjøre dette er kanalene som distribuerer hydrogen gravert i det jevnt gjennom overflaten av katalysatoren. Katoden (den positive polen på brenselcellen) har gravert kanaler som distribuerer oksygen over overflaten av katalysatoren. Det utfører også elektroner tilbake fra den eksterne konturen (kjeder) til katalysatoren, hvor de kan koble til hydrogenioner og oksygen for å danne vann. ELECTROLYTE - Proton Exchange membran. Dette er et spesielt materiale som ligner på vanlig plast, men har evnen til å hoppe positivt ladet ioner og blokkere passasjen av elektroner.
Katalysatoren er et spesielt materiale som muliggjør reaksjonen mellom oksygen og hydrogen. Katalysatoren er vanligvis laget av platinpulver påført av et meget tynt lag for karbonpapir eller vev. Katalysatoren skal være grov og sammenheng, slik at overflaten kan hende om hydrogen og oksygen. Den belagte platinsiden av katalysatoren ligger foran proton- og metabolsk membran (POM).
Gasset hydrogen (H2) tilføres brenselcellen under trykk fra anoden. Når H2-molekylet kommer i kontakt med platina på katalysatoren, separeres den i to deler, to ioner (H +) og to elektroner (E-). Elektroner utføres gjennom anoden, hvor de passerer gjennom ytre kretsen (kjede), utfører nyttig drift (for eksempel drevet av en elektrisk motor) og returnert fra katoden til brenselcellen.
I mellomtiden, på den delen av katoden til brenselcellen, skyves det gassformede oksygen (O2) gjennom en katalysator, hvor den danner to oksygenatomer. Hvert av disse atomene har en sterk negativ ladning, som sikrer tiltrekning av to H + ioner gjennom membranen, hvor de kombineres med et oksygenatom og to elektroner fra en ekstern krets (kjeder) for å danne et vannmolekyl (H20 ).
Denne reaksjonen i en separat brenselcelle gir en kraft på ca. 0,7 watt. For å heve strøm til ønsket nivå må du kombinere mange separate drivstoffelementer for å danne batteriet av brenselceller.
POM-baserte brenselceller virker ved en relativt lav temperatur (ca. 80 ° C), noe som betyr at de raskt kan oppvarmes til driftstemperaturen og krever ikke dyre kjølesystemer. Den konstante forbedringen av teknologiene og materialene som brukes i disse elementene, gjorde det mulig å bringe sin kapasitet til nivået når batteriet av slike brenselceller opptar en liten del av bilstammen, kan gi den energien som er nødvendig for bildisken.
I løpet av de siste årene investerer de fleste av verdens ledende bilprodusenter store produkter I utviklingen av bilstrukturer som bruker brenselceller. Mange har allerede demonstrert biler på brenselceller med tilfredsstillende kraft og dynamiske egenskaper, selv om de hadde en ganske høy pris.
Forbedre designene til slike biler skjer veldig intensivt.

Bilen på brenselcellene bruker en kraft enhet plassert under gulvet i bilen

NCAR V-bilen er laget på grunnlag av Mercedes-Benz A-Class-bilen, og hele kraftverket sammen med brenselcellene ligger under bilens gulv. En slik konstruktiv løsning gjør det mulig å plassere fire passasjerer og bagasje i hytta. Her brukes ingen hydrogen som drivstoff til bilen, men metanol. Metanol ved anvendelse av reform (innretninger behandlingen metanol i hydrogen) omdannes til hydrogen som er nødvendig for å drive brenselcellen. Ved hjelp av en reform ombord på en bil gjør det mulig å bruke nesten alle hydrokarboner som drivstoff, som gjør at du kan fylle opp bilen på brenselceller ved hjelp av det eksisterende nettverket av tanking. Teoretisk drivstoffelementer produserer ikke noe annet enn strøm og vann. Drivstofftransformasjon (bensin eller metanol) i hydrogen, nødvendig for brenselcellen, reduserer lett den økologiske attraktiviteten til en slik bil.
Honda, som er engasjert i brenselceller siden 1989, produsert i 2003 en liten batch av Honda FCX-V4-biler med pi Ballard-membran-typen. Disse brenselcellene produserer 78 kW elektrisk kraft, og for drivhjul brukes trekkraftsmotorer med en kapasitet på 60 kW og med et dreiemoment på 272 nm. Bilen på brenselceller, sammenlignet med bilen til den tradisjonelle ordningen, har Mye på ca 40% mindre, som sikrer at den har utmerket dynamikk, og reserveren av komprimert hydrogen gjør det mulig å løpe opp til 355 km.

Bilen Honda FCX bruker for bevegelse av elektrisk energi oppnådd av drivstoffelementer
Honda FCX-bilen er verdens første bil på brenselceller, som har bestått statssertifisering i USA. Bilen er sertifisert av Zev - null utslippskjøretøy (bil med null forurensning). Honda kommer ikke til å selge disse bilene mens de selger disse bilene, og overfører rundt 30 biler i leasing i PCer. California og Tokyo, hvor det allerede er infrastruktur av hydrogen bensinstasjoner.

General Motors Hy Wire Conceptual Car har et kraftverk på brenselceller

Stor forskning på utvikling og opprettelse av biler på brenselceller utføres av General Motors.

Bil chassis hy wire

Når du lager en konseptuell bil GM Hy Wire, ble 26 patenter oppnådd. Grunnlaget for bilen er en funksjonell plattform med en tykkelse på 150 mm. Inne i plattformen er det sylindere for hydrogen, et kraftverk på brenselceller og et kjøretøykontrollsystem ved hjelp av den nyeste elektroniske kontrollteknologien. Hy Wire Car Chassis er en liten tykkelsesplattform hvor alle hovedelementene i bildesignen er vedlagt: hydrogencylindre, brenselceller, batterier, elektriske motorer og kontrollsystemer. En slik tilnærming til designet gjør det mulig under drift for å endre bil kroppsorganer, selskapet gjennomfører også tester av eksperimentelle Opel-biler på brenselceller og designer en plante for produksjon av brenselceller.

Design "Sikker" drivstofftank for flytende hydrogen:
1 - tankingsanordning;
2 - Ytre tank;
3 - Støtter;
4 - nivå sensor;
5 - Intern tanken;
6 - tankelinje;
7 - isolasjon og vakuum;
8 - varmeapparat;
9 - Fastighetsboks

Problemet med å bruke hydrogen som drivstoff til biler betaler mye oppmerksomhet BMW. Sammen med Magna Steyer, kjent for sitt arbeid med bruk av flytende hydrogen i romstudier, har BMW utviklet en drivstofftank for flytende hydrogen, som kan brukes på kjøretøy.

Testene bekreftet sikkerheten til bruken av drivstofftank med flytende hydrogen

Selskapet gjennomførte en rekke test sikkerhetstester i henhold til standardmetoder og bekreftet påliteligheten.
I 2002 ble det vist en mini Cooper Hydrogen-bil på Frankfurt AM-hovedbilen (Tyskland), som bruker flytende hydrogen som drivstoff. Bensintank Denne bilen har samme sted som den vanlige Benzobac. Hydrogen i denne bilen brukes ikke til brenselceller, men som drivstoff for forbrenning.

Verdens første serielle bil med brenselcelle i stedet for et batteri

I 2003 annonserte BMW utgivelsen av det første serielle kjøretøyet med en BMW 750 hl brenselcelle. Batteriet med brenselceller brukes i stedet for et tradisjonelt batteri. Denne bilen har en 12-sylindret forbrenningsmotor som kjører på hydrogen, og brenselcellen er et alternativ til et konvensjonelt batteri som sikrer muligheten for klimaanlegg og andre strømforbrukere med langsiktige parkeringsplasser med en ikke-arbeidsmotor.

Hydrogen Tanking er laget av en robot, driveren deltar ikke i denne prosessen

Den samme BMW utviklet også robotfyllingskolonner, som gir rask og sikker påfylling av biler med flytende hydrogen.
Fremveksten av et stort antall utviklinger som tar sikte på å skape biler som bruker alternative drivstoff og alternative kraftverk de siste årene, indikerer at forbrenningsmotorer som dominerte biler i løpet av det siste århundre, til slutt, vil de oppfordre veien renere miljøvennlige og stille design . Deres brede distribusjon er for tiden begrenset av teknisk, men heller økonomiske og sosiale problemer. For deres utbredt bruk er det nødvendig å skape en viss infrastruktur for utvikling av alternative drivstoff, skape og distribuere nye fyllingsstasjoner og å overvinne en rekke psykologiske barrierer. Bruken av hydrogen som bilbrensel vil kreve løsnings-, leverings- og distribusjonsproblemer, med alvorlige sikkerhetsforanstaltninger.
Teoretisk er hydrogen tilgjengelig i ubegrensede mengder, men produksjonen er ganske energiintensiv. I tillegg, for overføring av biler til å arbeide med hydrogenbrensel, er det nødvendig å produsere to store endringer i strømforsyningssystemet: Først oversetter driften fra bensin til metanol, og deretter i noen tid og hydrogen. Det vil ta litt tid før dette problemet vil bli løst.

Admin.

Horisont: Null daggry. | 2017-03-14

I Horizon: Zero Dawn Du finner 5 drivstoffelementer for søken Gamle Arsenalsom de gir Lær skjold - Det beste settet av rustning i spillet.

Horizon: Zero Dawn - Hvor finner du brenselceller

Det første batteriet finner du på et tidlig stadium av spillet. Du må gå til Ruin.den eloh husker siden barndommen. På kartet er dette punktet merket med en grønn markør, du må holde veien til den. Du kan gå inn i ruinene gjennom et lite hull i bakken. Din oppgave er å gå ned til første nivå.

Det er nesten umulig å gå seg vill i ruinene, men vær svært oppmerksomme. Noen ganger må du gå ned trappen, finne dørene og bryte stalaktittene.

Brenselcellen er på bordet og har et grønt ikon.

Det andre elementet kan bli funnet etter Oppdrag som passerer "Hjerte i Nora". På det tidlige stadiet av utførelsen finner du en dør med en bryter, bruk den, ubetalte døren og fortsett banen. Ta til høyre, og etter følg døren, som er foran.

Deretter finner du en holo lås, åpen som du ikke vil lykkes. Til venstre for det kan ses et hull inne hvilke stearinlys som befinner seg. Flytt i denne retningen, og snart finner du et element som ligger på bakken.

Det tredje elementet finnes i oppdraget "Mastergrense". En av oppgavene til oppdraget vil klatre på en høy bygning. Og å være på toppen, vil du få en ny instruksjon - finne informasjon på Faro-kontoret.

Etter å ha nådd det rette stedet, følg ikke fremover. Vikle og klatre på veggen foran. Finne en brenselcelle, du kan sette den i lageret ditt og fortsette oppgaven.

Fjerde brenselcelle

Det fjerde elementet kan bli funnet i oppdraget "Treasure of Death". Etter at du har bestilt oppgaven med bare låser, gå til tredje etasje, følg trappene og snart finner du det rette stedet. Igjen i korridoren vil være plassert døren med en bare lås. Inne i dette rommet og er en brenselcelle.

Femte elementet kan bli funnet i ferd med å sende oppdraget "Falling Mountain". På et bestemt tidspunkt vil du finne deg selv i en stor hule, hvorpå du ikke bør komme ned på bunnen. Wrap og du vil se steinen som du vil klatre på. På toppen vil du se en tunnel med en lilla glød, gå til den og følg slutten. Power Cell vil vente på deg på hyllen.

Det er veldig snart (mer presist i begynnelsen av hans fascinerende eventyr) Hovedpersonen vil snuble på bunkeren i Forerunner, som ligger ganske nær landene i Nora-stammen. Inne i denne gamle bunkeren vil rustningen bli stengt på en kraftig og høyteknologisk dør, som ikke bare ser verdig til, men også ganske attraktivt. Armor heter "Tkils Shield", og det er faktisk det beste utstyret i spillet. Derfor oppstår mange spørsmål umiddelbart: "Hvordan finne og få rustningen av Shield Weaver?", "Hvor finner du drivstoff?", "Hvordan åpne dørene til bunkeren?" Og mange andre problemer relatert til samme emne. Så, for å åpne dørene til bunkeren og få elskede rustning, må du finne fem brenselceller, som igjen vil bli spredt i hele den strålende verden. Nedenfor vil jeg fortelle deg hvor og hvordan du finner drivstoffelementer for å løse gåter under søk og i det gamle arsenalen.

: Den presenterte guiden har ikke bare en detaljert tekst som passerer, men også til hvert drivstoffelement er vedlagte skjermbilder, og på slutten er det en video. Alt dette er designet for å lette søket ditt, så hvis noen gang i tekstpass Det er ikke svekket, så anbefaler jeg å se skjermbilder og en video.

. Første drivstoff - "Mors hjerte"

Hvor og hvordan du finner den første brenselcellen - plasseringen av drivstoffet.

Så, den aller første brenselcellen (eller bare taler - drivstoff), vil en elo kunne finne lenge før utgangen til Åpen verden På oppgaven "mors livmor. Bunnlinjen er at etter den søken "initiering" (forresten, også tilhører historien), vil hovedpersonen vise seg å være i byen kalt "mors hjerte", som er det hellige stedet i Nora-stammen og den klosteret i matriarkene.

Så snart jenta kommer ut av sengen, passerer du gjennom flere rom (rom), hvor i en av dem vil de klemme på en hermetisk dør, som ikke vil kunne åpne den. For øyeblikket anbefaler jeg sterkt å se deg rundt, fordi ved siden av heltinnen (eller i nærheten av dørene - som mer praktisk) er en ventilasjonsminne, og dekorert med brennende stearinlys (generelt trenger du det her).

Etter å ha passert, en viss kutt av banen ventilasjonsgruverHelten vil være bak den låste døren. Se på gulvet ved siden av veggblokken og mystiske lys - på dette stedet er den første drivstoffcellen.

: Husk det faktum at hvis du ikke plukker opp den første brenselcellen før du går til den åpne verden, så etter det, for å komme inn på dette stedet bare i de sentrale stadiene av passasjen. Men å være mer nøyaktig, så etter å ha passert oppgaven "Heart of Nora", så jeg anbefaler å plukke opp drivstoffet nå.

. Andre drivstoff - "Ruiner"

Hvor og hvordan du finner den andre brenselcellen - plasseringen av drivstoffet.

Det første du trenger å vite, engasjert på jakt etter det andre drivstoffet: Hovedpersonen var allerede på dette stedet, da for lenge siden falt i ruinene et annet barn (i begynnelsen av spillet). Så etter å ha passert oppgaven "Initiation" må du huske dyp barndom og gå ned til dette stedet, selv tid for å få det andre drivstoffelementet.

Nedenfor er flere bilder (skjermbilder). Det første bildet er merket i ruinene (rødt). Inne i ruinene må komme til første nivå - dette er rett nedre regionsom vil bli uthevet lilla farge på kartet. I tillegg vil det også være døren, for å åpne jenta kan med sitt spyd.

Så snart en ela går gjennom dørene, klatrer du trappene over, og i den første muligheten, skru ned på høyre side: I dyp ungdom kan en elo krype gjennom stalaktitter, men nå har hun nyttige "leker", som vil takle enhver oppgave. Så, få et spyd og bryte stalaktitt med det. Snart vil banen være fri, så det gjenstår å ta brenselcellen som ligger på bordet og går for det neste. Hvis noen tid er uforståelig, er skjermbildene festet nedenfor i rekkefølge.

. Tredje drivstoff - "Mastergrense"

Hvor og hvordan du finner den tredje drivstoffcellen - plasseringen av drivstoffet.

Tiden kom til å gå nordover. Under passasjen av oppgaven "Master of the Master", må Elo nøye undersøke og utforske de gigantiske ruinene i Forerunner. Så i disse ruinene på det tolvte nivået er følgende, tredje brenselcelle skjult.

Derfor vil det være nødvendig å stige ikke bare på toppnivået på disse ruinene, men også der for å klatre en annen liten høyere. Ikke miste den dyrebare tiden og stige over den overlevende delen av bygningen. Klatre opp til du finner deg selv på en liten plattform, åpen for alle vindene. Videre er alt enkelt, fordi det tredje elementet av drivstoff vil ligge ovenpå: ingen puslespill, ingen mysterier og hemmeligheter. Så ta drivstoffet, gå ned og fortsett.

. Fjerde drivstoff - "Death Treasure"

Hvor og hvordan du finner det fjerde drivstoffelementet - plasseringen av drivstoffet.

Den gode nyheten er at denne brenselcellen også ligger i den nordlige delen av horisonten kartet: Zero Dawn, men samtidig litt nærmere landene i NORA-stammen. Til denne delen av kartet vil hovedpersonen igjen falle under passasjen av neste historie. Men før du når den nest siste drivstoffcellen, må en ELOE gjenopprette energiforsyningen til en hermetisk dør, som er på det tredje stednivået. Dessuten vil det være nødvendig å løse et lite og ikke for komplisert puslespill. Mysteriet er knyttet til blokker og regulatorer (på nivået under døren er det to blokker med fire regulatorer). Så, først, jeg anbefaler å håndtere den venstre blokk av regulatorer: Den første kontrolleren skal heves (se) opp, den andre - høyre side, den tredje - i venstreFjerde - ned.

Etter det, gå til blokken med høyre side. De to første regulatorene berører ikke, men de tredje og fjerde regulatorene må roteres ned. Derfor, gå opp ett nivå opp - det er den siste blokken med regulatorer. Den riktige ordren vil se slik ut: 1 - opp, 2 - ned, 3 - venstre, 4 - høyre.

Så snart du gjør alt riktig, vil regulatorene endre fargen fra hvitt til turkis. Dermed vil strømforsyningen bli gjenopprettet. Derfor, gå tilbake til dørene og åpne den. Bak dørene vil heroinen "møte" den nest siste drivstoffcellen, så det vil være mulig å gå for det neste, siste drivstoffet.

. Femte drivstoff - "homofil prime"

Hvor og hvordan du finner den femte brenselcellen - plasseringen av drivstoffet.

Endelig den siste drivstoffcellen. Og det er mulig å få det igjen bare under passasjen av historien. Denne gangen må hovedhelten gå til ruinene som heter "Gay Prime". På dette stedet er det nødvendig å betale spesiell oppmerksomhetNår du finner deg selv om det tredje nivået. Essence er det i spesifikt øyeblikk Før jenta vil være en attraktiv avgrunn, der det vil være mulig å gå ned i tauet, selv om det ikke skal gå dit.

Før avgrunnen skal du slå til venstre og utforske hulen først skjult fra øyet: det vil være mulig å komme inn i det hvis du kan gå nedover fjellsiden forsiktig. Gå inn og i fremtiden, gå videre til slutten. I det siste rommet i rommet på høyre side vil det være et rack, som til slutt ligger den siste drivstoffcellen. Sammen med ham kan du nå stille gå tilbake til bunkeren og åpne alle låsene for å få nydelig utstyr.

. Hvordan komme inn i det gamle arsenalen?

Vel, nå er det igjen å gå tilbake til Gamle Arsenalå få en etterlengtet godtgjørelse. Hvis du ikke husker Arsenalkorridorene, så se på skjermbildene nedenfor, som vil bidra til å huske hele veien.

Når du kommer til rett sted og går ned, setter du inn brennstoffceller i tomme celler. Som et resultat vil regulatorene lyse opp, så et nytt puslespill må løses for å åpne dørene. Så, den første regulatoren må rettes oppover, den andre er riktig, den tredje er nede, den fjerde er igjen, den femte - opp. Så snart du gjør alt riktig, åpner dørene, men dette er fortsatt ikke slutten.

Videre å låse opp slottet (eller fester) av rustning - dette er et annet enkelt puslespill assosiert med regulatorene der de resterende brenselcellene må brukes. Den første regulatoren skal roteres - høyre, den andre til venstre, den tredje opp, den fjerde - høyre, den femte - igjen igjen.

Til slutt, etter alle disse lange plager, vil det være mulig å ta rustning. "Weaver Shield" er veldig godt utstyr, for en stund gjør hovedpersonen nesten uskadelig. Det viktigste er å stadig overvåke fargen på rustningen: Hvis rustningen flimrer med hvitt, så er alt i orden. Hvis det røde skjoldet ikke lenger er.

De jobber romskip fra National Aeronautics og Space Space (NASA) på dem. De gir elektrisitetsdatorer til den første nasjonalbanken i Omaha. De brukes på noen offentlige bybusser i Chicago.

Dette er alle drivstoffelementer. Brenselceller er elektrokjemiske enheter som produserer elektrisitet uten forbrenningsprosess - en kjemisk måte, nesten så vel som batterier. Den eneste forskjellen er at de bruker andre kjemikalier, hydrogen og oksygen, og produktet av den kjemiske reaksjonen er vann. Naturgass kan imidlertid også brukes ved bruk av hydrokarbonbrensel, selvfølgelig, et visst nivå av karbondioksidutslipp er uunngåelig.

Siden brenselceller kan jobbe med høy effektivitet Og uten skadelige utslipp er store prospekter forbundet med dem med hensyn til en miljømessig rasjonell energikilde, som vil bidra til å redusere klimagassutslipp og andre forurensninger. Hovedhindringen på veien til storskala bruk av brenselceller er deres høy pris Sammenlignet med andre enheter som produserer elektrisitet eller kjøring kjøretøy.

Historien om utvikling

De første brenselceller ble demonstrert av Sir William Growz i 1839. Growz viste at elektrolyseprosessen er splitting av vann i hydrogen og oksygen under virkningen av elektrisk strøm - vi svinger. Det vil si at hydrogen og oksygen kan kombineres med en kjemisk måte med dannelsen av elektrisitet.

Etter at det ble demonstrert, rushed mange forskere med omhu for å studere brenselceller, men oppfinnelsen av forbrenningsmotoren og utviklingen av olje som reserverer infrastruktur i andre halvdel av det nittende århundre forlot utviklingen av drivstoffelementer langt bak. Enda mer hindret utviklingen av drivstoffceller deres høye kostnader.

En bølge i utviklingen av brenselceller falt på 50-tallet, da NASA appellerte til dem på grunn av det resulterende behovet for en kompakt elektrisk generator for romflyvninger. Passende midler ble investert, og som et resultat ble Apollo og Gemini-flyreiser utført på brenselceller. Space Ships jobber også på brenselceller.

Brenselceller er fortsatt i stor grad eksperimentell teknologi, men allerede selger flere selskaper dem i det kommersielle markedet. I løpet av de siste ti årene ble det oppnådd betydelige suksesser innen kommersiell teknologi for brenselceller.

Hvordan fungerer brenselcellen

Drivstoffelementer ligner batterier - de produserer elektrisitet som følge av en kjemisk reaksjon. I kontrast brenner forbrenningsmotorer brennstoffet og produserer dermed varme, som deretter omdannes til mekanisk energi. Hvis bare varme fra eksosgasser ikke brukes på noen måte (for eksempel for oppvarming eller klimaanlegg), kan det sies at effektiviteten til den forbrenningsmotoren er ganske lav. For eksempel forventes det at effektiviteten av brenselceller når det brukes i et kjøretøy - et prosjekt som for tiden er under utvikling, vil være høyere enn effektiviteten av moderne typiske motorer på bensin som brukes i biler, mer enn to ganger.

Selv om oppladbare batterier, og brenselceller produserer elektrisitet i en kjemisk bane, utfører de to perfekt forskjellige funksjoner. Batterier - Enheter med akkumulert energi: Elektrisitet som de produserer er resultatet av en kjemisk reaksjon av et stoff som allerede er inne i dem. Brenselceller lagrer ikke energi, og konverterer en del av drivstoffenergien som følger med fra utsiden, til elektrisitet. I denne forbindelse er brenselcellen ganske lik den vanlige kraftverket.

Det finnes flere forskjellige typer brenselceller. Den enkleste brenselcellen består av en spesiell membran kjent som elektrolytt. På begge sider av membranen påføres pulverelektroder. Dette designet er en elektrolytt, omgitt av to elektroder, er et eget element. Hydrogen går inn i en side (anode) og oksygen (luft) til en annen (katode). Hver elektrode oppstår forskjellige kjemiske reaksjoner.

På anoden faller hydrogen på en blanding av protoner og elektroner. I noen brenselcelleelementer er elektrodene omgitt av en katalysator, vanligvis laget av platina eller andre edle metaller, som bidrar til responsen av dissosiasjonen:

2H2 \u003d\u003d\u003e 4H + + 4E-.

H2 \u003d Duatomic hydrogenmolekyl, form, i

hvilket hydrogen er tilstede i form av gass;

H + \u003d ionisert hydrogen, dvs. proton;

e- \u003d elektron.

Drift av brenselcellen er basert på det faktum at elektrolytten passerer gjennom seg selv protoner (mot katoden), og elektronene er ikke. Elektroner flytter til katoden på en ekstern ledende kontur. Denne bevegelsen av elektroner er elektrisitetsom kan brukes til å aktivere ekstern enhetkoblet til brenselcellen, for eksempel en elektrisk motor eller en lyspære. Denne enheten kalles vanligvis "Last".

Fra katodens side av brenselcelleprotonen (som passerte gjennom elektrolytt) og elektroner (som passerte gjennom den ytre belastningen) er "gjenforenet" og reagerer med oksygen som leveres til katoden med vanndannelse, H2O:

4H + + 4E- + O2 \u003d\u003d\u003e 2H2O.

Den totale reaksjonen i brenselcellen er skrevet som følger:

2H2 + O2 \u003d\u003d\u003e 2H20O.

I sitt arbeid bruker brenselceller hydrogenbrensel og oksygen fra luften. Hydrogen kan leveres direkte eller ved å markere den fra en ekstern drivstoffkilde, som for eksempel naturgass, bensin eller metanol. I tilfelle av en ekstern kilde må den kjemisk omdannes for å trekke ut hydrogen. Denne prosessen kalles "reformering". Hydrogen kan også fås fra ammoniakk, alternative ressurser, som gass fra urbane dumper og fra rengjøringsstasjoner avløpsvann, så vel som ved elektrolyse av vann, hvor elektrisitet brukes til å dekomponere vann til hydrogen og oksygen. For tiden brukes de fleste av brenselcelleteknologiene som brukes i transport, metanol.

For reformeringsbrensel for å oppnå hydrogen for brenselceller ble utviklet forskjellige måter. Den amerikanske energienheten har utviklet en drivstoffinstallasjon inne i bensinreformeringsmaskinen for å gi hydrogen til å levere den autonome brenselcellen. Forskere fra Stillehavet Nordvest-National Laboratory i USA har vist en kompakt drivstoffinstallasjon ved å reformere en verdi på en tiendedel av strømforsyningen. American Power Company, Northwest Power Systems, og det nasjonale laboratoriet i Sandondia har vist en brennstofffjerningsenhet som konverterer dieselbrennstoff til hydrogen for brenselceller.

Separat produserer brenselceller ca. 0,7-1,0 hver. For å øke spenningen, samles elementene i "Cascade", dvs. Seriell tilkobling. For å skape en større strøm, er settene med kaskadeelementer koblet parallelt. Hvis du kombinerer kaskader av brenselceller med drivstoffinstallasjon, luft- og kjølesystem, så vel som et kontrollsystem, vil motoren på brenselceller oppnås. Denne motoren kan aktivere kjøretøyet, en stasjonær kraftverk eller en bærbar elektrisk generator6. Motorer på brenselceller er forskjellige størrelser Avhengig av formålet, for eksempel brenselcellen og drivstoffet som brukes. For eksempel er størrelsen på hver av de fire separate stasjonære kraftverkene med en kapasitet på 200 kW, installert i banken i Omaha, omtrent lik størrelsen på truckens trailer.

applikasjoner

Brenselceller kan brukes både i stasjonære og mobile enheter. Som svar på å stramme kravene til amerikanske utslippsstandarder i USA, begynte bilprodusenter, inkludert DaimlerChrysler, Toyota, Ford, General Motors, Volkswagen, Honda og Nissan å gjennomføre eksperimenter og demonstrere maskiner som kjørte brenselceller. Det forventes at de første kommersielle kjøretøyene på brenselceller vil vises på veiene i 2004 eller 2005.

En alvorlig milepæl i historien om utviklingen av brenselcelleteknologi var demonstrasjonen i juni 1993 av det eksperimentelle 32-fots bytbusselskapet Balld Power System med en motor på hydrogenbrenselceller med en kapasitet på 90 kilowatt. Siden da ble mange forskjellige typer og forskjellige generasjoner av passasjervogner på brenselceller som opererer på forskjellige typer drivstoff ble utviklet og bestilt. Siden slutten av 1996 har tre golfmotorbevegelser på hydrogenbrenselceller blitt brukt i Palm-ørkenen i California. På veiene i Chicago, Illinois; Vancouver, British Columbia; Og Oslo, Norge utføres testing av bybusser som opererer på brenselceller. På gatene i London, en taxi sjekk opererer på alkaliske brenselceller.

Stasjonære installasjoner som bruker teknologien til brenselceller, vises også, men de har ennå ikke hatt utbredt kommersielle applikasjoner. Den første National Bank of Omaha i Nebraska bruker et system på brenselceller til power-datamaskiner, siden dette systemet er mer pålitelig enn gammelt systemopererer fra hovednettet med akuttladbar kraft. Verdens største kommersielle system på 1,2 MW brenselceller vil snart bli installert i det store endringssenteret på Alaska. Test og demonstrerer bærbare bærbare datamaskiner, kontrollsystemer som brukes på avløpsstasjoner og salgsautomater.

"Fordeler og ulemper"

Drivstoffelementer har en rekke fordeler. Mens effektiviteten moderne motorer Intern forbrenning er bare 12-15%, i brenselcellene, er denne koeffisienten 50%. Effektivitet av brenselceller kan holde seg på pen høy levelSelv når de ikke brukes til full nominell kraft, som er en alvorlig fordel sammenlignet med bensinmotorer.

Det modulære prinsippet om brenselceller betyr at kraftverket på brenselcellene kan økes ved ganske enkelt å legge til noen flere kaskader. Dette gir minimering av kortkjøpskoeffisienten, som lar deg bedre ta med i tråd med etterspørsel og forsyning. Siden effektiviteten til brenselcellenheten bestemmes av ytelsen til individuelle elementer, fungerer små kraftverk på brenselceller også effektivt, så stort. I tillegg kan utslippsbar varme fra stasjonære systemer på brenselceller brukes til å varme vann og lokaler, enda mer økende energieffektivitet.

Når du bruker brenselceller, er det praktisk talt ingen skadelige utslipp. Når motoren opererer på rent hydrogen, dannes bare varme- og ren vanndamp som biprodukter. Så på romfartøyet drikker astronauter vann, som dannes som et resultat av driften av ombordbrenselceller. Sammensetningen av utslipp avhenger av arten av hydrogenkilden. Ved bruk av metanol dannes nullutslipp av nitrogenoksider og karbonmonoksyd og bare små hydrokarbonutslipp. Utslippene øker når de beveger seg fra hydrogen til metanol og bensin, men selv når de bruker bensin, vil utslippsnivået forbli lavt nok. I alle fall vil erstatning av dagens tradisjonelle forbrenningsmotorer på brenselceller føre til en generell reduksjon i CO2-utslipp og nitrogenoksider.

Bruken av brenselceller sikrer fleksibiliteten til energiinfrastrukturen, og skaper tilleggsfunksjoner For desentralisert elektrisitetsproduksjon. Multiplikasjonen av desentraliserte energikilder gjør det mulig å redusere tap ved overføring av elektrisitet og utvikle energisalgsmarkeder (som er spesielt viktig for fjerntliggende og landlige områder, i fravær av tilgang til kraftledninger). Ved hjelp av drivstoffceller kan individuelle innbyggere eller kvartaler selv gi seg det meste av strømmen og dermed øke effektiviteten av bruken av bruken av dem.

Brenselceller tilbyr energi høy kvalitet og økt pålitelighet. De er holdbare, de har ingen bevegelige deler, og de produserer en konstant mengde energi.

Brenselcelleteknologien trenger imidlertid ytterligere forbedringer for å øke produktiviteten, redusere kostnadene og dermed gjøre brenselceller konkurransedyktige i forhold til andre energiteknologier. Det skal bemerkes at når de kostbare egenskapene til energiteknologier vurderes, bør sammenligninger utføres på grunnlag av alle komponenter i teknologiske egenskaper, inkludert kapital driftskostnader, utslipp av forurensende stoffer, energikvalitet, holdbarhet, produksjon og fleksibilitet.

Selv om hydrogengass er det beste drivstoffet, eksisterer ikke infrastruktur eller transportbase for det ennå. I nær fremtid kan eksisterende fossile brenselsystemer (bensinstasjoner, etc.) brukes til å gi kraftverk i hydrogenkilder i form av bensin, metanol eller naturgass (bensinstasjoner, etc.). Det ville eliminere behovet for å skape spesielle hydrogenstasjoner, men det ville kreve at omformeren ("reformator") fossilt brensel i hydrogen ble installert på hvert kjøretøy. Ulempen med denne tilnærmingen er at den bruker fossilt brensel og fører dermed til utslipp av karbondioksid. Metanol, som for tiden er ledende kandidat, skaper mindre utslipp enn bensin, men det vil kreve installasjon på en kapasitet på kapasiteten til større volum, siden det tar to ganger mer plass med samme energiinnhold.

I motsetning til fossile brenselsystemer, sol- og vindsystemer (ved hjelp av elektrisitet til å skape hydrogen og oksygen fra vann) og systemet med direkte fotokonduksjon av energi (ved bruk av halvledermaterialer eller enzymer for hydrogenproduksjon), kan gi hydrogenforsyning uten reformering, og en slik måte kan unngås utslipp skadelige stofferHva observeres ved bruk av metanol eller bensinbrenselceller. Hydrogen kan akkumuleres og transformeres til elektrisitet i brenselcellen etter behov. I fremtiden vil forbindelsen av brenselceller med slike fornybare energikilder være en effektiv strategi for å gi produktiv, miljømessig gjennomtenkt og universal Source. Energi.

IEGER-anbefalinger er at de lokale og føderale myndighetene, samt statlige myndigheter, en del av deres anskaffelseskuddets transportanlegg sendes til kjøretøy på brenselceller, samt stasjonære systemer på brenselceller for å gi varme og elektrisitet til noen av deres viktige eller nye bygninger. Det vil bidra til utviklingen av Vital viktig teknologi og en reduksjon i klimagassutslipp.

Som eksistensen av ulike typer forbrenningsmotorer, eksisterer forskjellige typer Drivstoffelementer - valg egnet Type Brenselcelle avhenger av bruken av bruken.

Brenselceller er delt inn i høy temperatur og lav temperatur. Lavtemperaturbrenselceller Krever som drivstoff relativt rent hydrogen. Dette betyr ofte at behandlingen av drivstoff er nødvendig for å konvertere primærbrensel (som naturgass) i rent hydrogen. Denne prosessen bruker ytterligere energi og krever spesialutstyr. Høytemperaturbrenselceller trenger ikke denne ekstra prosedyren, da de kan utføre "intern transformasjon" av drivstoff forhøyede temperaturerHva har fraværet av behovet for å investere i hydrogeninfrastrukturen.

Drivstoffelementer på smelten av karbonat (RTE)

Drivstoffelementer med smeltet karbonatelektrolytt er høy temperatur brenselceller. Den høye driftstemperaturen lar deg direkte bruke naturgass uten drivstoffprosessor og drivstoffgass med lav kaloriv verdi av drivstoffet til produksjonsprosesser og fra andre kilder. Denne prosessen Det ble utviklet i midten av 1960-tallet. Siden da har produksjonsteknologi, ytelsesindikatorer og pålitelighet blitt forbedret.

Operasjonen av RTE er forskjellig fra andre brenselceller. Disse elementene bruker elektrolytten fra blandingen av smeltede karbonatsalter. For tiden brukes to typer blandinger: litiumkarbonat og kaliumkarbonat eller litiumkarbonat og natriumkarbonat. For smelting av karbonatsalter og oppnå en høy grad av ion mobilitet i elektrolytten, oppstår driften av brenselceller med smeltet karbonatelektrolytt ved høye temperaturer (650 ° C). Effektiviteten varierer innen 60-80%.

Ved oppvarming til en temperatur på 650 ° C blir saltene en leder for karbonationer (CO3 2-). Disse ionene går forbi katoden til anoden, hvor det er en union med hydrogen med dannelsen av vann, karbondioksid og frie elektroner. Disse elektronene sendes av ekstern elektrisk kjede Tilbake til katoden, mens den elektriske strømmen genereres, og varmen som biprodukt.

Reaksjon på anoden: CO 3 2- + H 2 \u003d\u003e H 2 O + CO 2 + 2E -
Katodeaksjon: CO 2 + 1/2 o 2 + 2e - \u003d\u003e CO 3 2-
Total Element Reaksjon: H 2 (g) + 1/2 o2 (g) + CO 2 (katode) \u003d\u003e H20 (g) + CO 2 (anode)

Høye driftstemperaturer av brenselceller med smeltet karbonatelektrolytt har visse fordeler. Ved høye temperaturer er det en intern reformering av naturgass, som eliminerer behovet for å bruke drivstoffprosessoren. I tillegg kan blant fordelene tilskrives bruken av standard strukturelle materialer, for eksempel arks rustfritt stål og nikkelkatalysator på elektroder. Siden varm kan brukes til å generere et par. høytrykk For ulike industrielle og kommersielle formål.

Høye reaksjonstemperaturer i elektrolytt har også sine fordeler. Bruken av høye temperaturer krever betydelig tid for å oppnå optimale arbeidsforhold, mens systemet reagerer langsommere til endringer i energiforbruket. Disse egenskapene tillater deg å bruke installasjoner på brenselceller med smeltet karbonatelektrolytt under konstante strømforhold. Høye temperaturer hindrer skade på brenselcellen i karbonoksyd, "forgiftning", etc.

Brenselceller med smeltet karbonatelektrolytt er egnet for bruk i store stasjonære installasjoner. Varmepraftinstallasjoner produseres industrielt tilgjengelige elektrisk strøm 2,8 MW. Installasjoner blir utviklet med en utgangseffekt på opptil 100 MW.

Fosforsyrebrenselelementer (FTE)

Matelementer basert på fosforsyre (ortofosforisk) syre ble de første drivstoffelementene for kommersielt bruk. Denne prosessen ble utviklet i midten av 1960-tallet., Tester ble utført fra 1970-tallet. Siden da har stabiliteten blitt økt, ytelsesindikatorer og redusert kostnad.

Brenselcellene basert på fosforsyre (ortofosfor) syre bruker elektrolytt basert på ortofosforsyre (H3 PO 4) med en konsentrasjon på opptil 100%. Ionisk ledningsevne av ortofosforsyre er lavt lave temperaturerAv denne grunn anvendes disse brenselcellene ved temperaturer på opptil 150-220 ° C.

Ladningsholderen i drivstoffelementene i denne typen er hydrogen (H +, proton). En lignende prosess oppstår i brenselceller med en protonutvekslingsmembran (Most), hvor hydrogen som fører til anoden, er delt inn i protoner og elektroner. Protoner passerer gjennom elektrolytt og kombinerer med oksygen oppnådd fra luft, på en katode med vanndannelse. Elektroner sendes langs en ekstern elektrisk krets, den elektriske strømmen genereres. Nedenfor er reaksjoner, som følge av hvilken elektrisk strøm og varme generert.

Reaksjon på anoden: 2H 2 \u003d\u003e 4H + + 4E -
Katodeaksjon: O 2 (g) + 4H + + 4E - \u003d\u003e 2H 2 O
Total Element Reaksjon: 2H 2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Effektiviteten av brenselceller basert på fosforsyre (ortofosforsyre er mer enn 40% ved generering av elektrisk energi. Med den kombinerte produksjonen av termisk og elektrisk energi er total effektivitet ca 85%. I tillegg, gitt driftstemperaturen, kan sidevarmen brukes til å varme opp vannet og generere et par atmosfærisk trykk.

Høy produktivitet av termophyte (ortofosforsyre-syrebrenselceller på den kombinerte produksjonen av termisk og elektrisk energi er en av fordelene ved denne typen brenselcelle. I installasjonene brukes karbonmonoksid med en konsentrasjon på ca. 1,5%, noe som vesentlig utvider muligheten for å velge drivstoff. I tillegg påvirker CO 2 ikke elektrolytten og driften av brenselcellen, denne typen elementer fungerer med et reformert naturlig drivstoff. Enkel design, Lav grad av volatilitet av elektrolytt og økt stabilitet er også fordelene med denne typen brenselceller.

Industrielle produkter produseres termiske kraftverk med en utgangs elektrisk kraft på opptil 400 kW. Installasjoner for 11 MW passerte de riktige testene. Installasjoner blir utviklet med en utgangseffekt på opptil 100 MW.

Drivstoffelementer med en protonutvekslingsmembran (de fleste)

Brenselcellene med metabolisme-membranen regnes som den beste typen brenselceller for å generere kjøretøy ernæring, som kan erstatte bensin og diesel forbrenningsmotorer. Disse drivstoffelementene ble først brukt av NASA for programmet "Gemini". I dag er installasjoner på PEPs med en kraft på 1W til 2 kW utviklet og demonstrert.

Som en elektrolytt i disse brennstoffcellene anvendes en fast polymermembran (tynn plastfilm). Når du er gjennomvåt med vann, savner denne polymeren protoner, men utfører ikke elektroner.

Drivstoff er hydrogen, og ladningsbæreren er hydrogen ion (proton). På anoden er hydrogenmolekylet delt inn i hydrogenjon (proton) og elektroner. Hydrogenioner går gjennom elektrolytten til katoden, og elektroner beveger seg langs den ytre sirkelen og produserer elektrisk energi. Oksygen, som er tatt fra luften, leveres til katoden og er forbundet med elektroner og hydrogenioner, danner vann. Følgende reaksjoner forekommer på elektrodene:

Reaksjon på anoden: 2H 2 + 4OH - \u003d\u003e 4H 2 O + 4E -
Reaksjon på katoden: o 2 + 2h 2 o + 4e - \u003d\u003e 4OH -
Total Element Reaksjon: 2H 2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Sammenlignet med andre typer brenselceller, produseres brenselceller med metabolisme av protoner mer energi For et gitt volum eller vekten av brenselcellen. Denne funksjonen gjør at de kan være kompakte og lette. I tillegg er driftstemperaturen mindre enn 100 ° C, som lar deg raskt begynne å utnytte drift. Disse egenskapene, samt evnen til å raskt endre energiproduksjonen - bare noen funksjoner som gjør disse brennstoffcellene til den første kandidaten til bruk i kjøretøy.

En annen fordel er at elektrolytten er fast, ikke flytende, substans. Hold gasser på katoden og anoden er lettere ved bruk av fast elektrolyt, og derfor er slike brenselelementer billigere for produksjon. Sammenlignet med andre elektrolytter, oppstår bruken av fast elektrolyt ikke slike vanskeligheter som orientering, oppstår mindre problemer På grunn av fremveksten av korrosjon, som fører til større holdbarhet av elementet og dets komponenter.

Faste oksidbrenselceller (TOTO)

De faste oksydbrenselcellene er brenselceller med den høyeste driftstemperaturen. Arbeidstemperatur Det kan variere fra 600 ° C til 1000 ° C, som tillater bruk av ulike typer drivstoff uten spesielle prepressing.. For å arbeide med slike høye temperaturer, er elektrolytten som brukes et tynt fast metalloksyd på keramisk basis, ofte en legering av yttrium og zirkonium, som er en utforsker av oksygenioner (O 2 -). Teknologien for å bruke faste oksidbrenselceller utvikler seg fra slutten av 1950-tallet. og har to konfigurasjoner: fly og rørformet.

Den faste elektrolytten gir en hermetisk gassovergang fra en elektrode til en annen, mens væskeelektrolytter er lokalisert i et porøst substrat. Ladningsholderen i brenselcellene i denne typen er en oksygenion (O 2 -). På katoden er det en separering av oksygenmolekyler fra en oksygenion og fire elektroner. Oksygenioner passerer gjennom elektrolytt og kombineres med hydrogen, mens fire gratis elektron dannes. Elektroner er rettet langs en ekstern elektrisk krets, mens den elektriske strømmen og sidevarmen genereres.

Reaksjon på anoden: 2H 2 + 2O2 - \u003d\u003e 2H 2 O + 4E -
Reaksjonen på katoden: o 2 + 4e - \u003d\u003e 2o 2 -
Total Element Reaksjon: 2H 2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Effektiviteten av elektrisk energi som produseres er den høyeste av alle brenselceller - ca. 60%. I tillegg tillater høye driftstemperaturer kombinert produksjon av termisk og elektrisk energi for å generere høytrykksdamp. Kombinasjonen av den høye temperaturbrenselcellen med en turbin lar deg lage en hybridbrenselcelle for Øke effektiviteten Elektrisk energiproduksjon på opptil 70%.

De faste oksydbrenselceller opererer ved svært høye temperaturer (600 ° C-1000 ° C), som et resultat av hvilken en betydelig tid er nødvendig for å oppnå optimale arbeidsforhold, mens systemet reagerer langsommere for å endre energiforbruket. Ved slike høye driftstemperaturer er det ikke nødvendig med en omformer for å gjenopprette hydrogen fra drivstoff, som gjør at varmenkraftinstallasjonen skal fungere med et relativt urent drivstoff som følge av kullforgasning eller avgass, etc. Denne brenselcellen er også utmerket for å jobbe med høy effekt, inkludert industrielle og store sentrale kraftverk. Industrielle moduler med en utgangs elektrisk kraft på 100 kW.

Drivstoffelementer med direkte oksidasjon av metanol (POM)

Teknologien for å bruke brenselceller med direkte oksidasjon av metanol opplever en periode aktiv utvikling. Hun har bevist seg selv i næringsmidlet, bærbare datamaskiner, samt å lage bærbare elektrisitetskilder. Hva fremtiden bruk av disse elementene er rettet.

Enheten av brenselceller med direkte oksidasjon av metanol ligner brenselceller med en protonutvekslingsmembran (Meste), dvs. En polymer brukes som en elektrolytt, og hydrogenion (proton) brukes som en ladningsbærer. Imidlertid oksyderes flytende metanol (CH3OH) i nærvær av vann på anoden med frigjøring av CO 2, hydrogenioner og elektroner som sendes langs en ekstern elektrisk krets, og en elektrisk strøm genereres. Hydrogenioner utføres av elektrolytt og reagerer med oksygen fra luft og elektroner som kommer fra den ytre kjeden for å danne vann på anoden.

Reaksjon på anoden: CH3OH + H20 \u003d\u003e CO 2 + 6H + + 6E -
Katodeaksjon: 3/2 O 2 + 6H + + 6E - \u003d\u003e 3H 2 O
Samlet elementreaksjon: CH3OH + 3/2 o 2 \u003d\u003e CO 2 + 2H20

Utviklingen av disse brenselcellene ble lansert tidlig på 1990-tallet. Etter å ha skapt forbedrede katalysatorer, og takket være andre nylige innovasjoner økte den spesifikke kraften og effektiviteten på opptil 40%.

Tester av disse elementene i temperaturområdet på 50-120 ° C ble utført. På grunn av de lave driftstemperaturene og mangelen på behovet for å bruke omformeren, er brennstoffcellene med direkte oksidasjon av metanol den beste kandidaten til bruk som i mobiltelefoner og andre produkter av omfattende forbruk og i bilmotorer. Fordelen med denne typen brenselceller er små dimensjoner på grunn av bruk av flytende brensel, og fraværet av behovet for å bruke omformeren.

Alkaliske drivstoffelementer (BTE)

Alkaliske brenselceller (BTE) er en av de mest studerte teknologiene som brukes fra midten av 1960-tallet. NASAs byrå i Apollo og Space Shuttle programmer. Ombord på disse romfartøy Brenselceller produserer elektrisk energi og drikkevann. Alkaliske brenselceller er en av de mest effektive elementene som brukes til å generere elektrisitet, effektiviteten av elektrisitetsgenerering når opptil 70%.

I alkaliske brenselceller anvendes en elektrolytt som er en vandig oppløsning av kaliumhydroksyd inneholdt i en porøs stabilisert matrise. Konsentrasjonen av kaliumhydroksyd kan variere avhengig av driftstemperaturen til brenselcellen, hvorav området varierer fra 65 ° C til 220 ° C. Ladningsholderen i BTE er en hydroksylion (det er), beveger seg fra katoden til anoden, hvor den kommer inn i reaksjonen med hydrogen, som produserer vann og elektroner. Vannet oppnådd på anoden beveger seg tilbake til katoden, og genererer igjen hydroksylioner der. Som et resultat av denne serien av reaksjoner som går i brenselcellen, produseres elektrisitet og som et biprodukt, varme:

Reaksjon på anoden: 2H 2 + 4OH - \u003d\u003e 4H 2 O + 4E -
Reaksjon på katoden: o 2 + 2h 2 o + 4e - \u003d\u003e 4OH -
Generell reaksjon av systemet: 2H 2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Fordelen med BCT er at disse brenselcellene er de billigste i produksjonen, siden katalysatoren som trengs på elektrodene, kan være noen av stoffene billigere enn de som anvendes som katalysatorer for andre brenselceller. I tillegg opererer BTE ved relativt lave temperaturer og er en av de mest effektive brenselcellene - slike egenskaper kan derfor bidra til akselerasjon av ernæring og høy drivstoffeffektivitet.

En av karakteristiske trekk BTE - Høy følsomhet for CO 2, som kan være inneholdt i drivstoff eller luft. CO 2 når elektrolytten, raskt forgiftet den, og reduserer sterkt effektiviteten til brenselcellen. Derfor er bruken av en BCT begrenset til lukkede rom, for eksempel kosmisk og undervanns kjøretøyDe bør jobbe med rent hydrogen og oksygen. Videre er slike molekyler som CO, H20 og CH4, som er trygge for andre brenselceller, og for noen av dem er til og med drivstoff, skadelig for BC.

Polymer elektrolytt brenselceller (PET)

I tilfelle av polymerelektrolyttbrenselceller består polymermembranen av polymerfibre med vannområder, hvor det er en konduktivitet av vannioner H20 + (proton, rødt) forbinder vannmolekylet. Vannmolekyler representerer et problem på grunn av langsom ionutveksling. Derfor er det nødvendig med en høy konsentrasjon av vann både i drivstoff og på eksoselektroder, som begrenser driftstemperaturen på 100 ° C.

Færre syrebrenselceller (Tket)

I hardenidsyre brenselcelleelementer inneholder elektrolytten (C S HSO 4) ikke vann. Driftstemperaturen er derfor 100-300 ° C. Rotasjonen av anionene så 4 2- tillater protoner (rød) å navigere som vist på figuren. Som regel er et hardt drivstoffelement en sandwich der det er veldig tynt lag En hardeniderforbindelse er plassert mellom to tett komprimerte elektroder for å sikre god kontakt. Ved oppvarmet fordampes den organiske komponenten, og etterlater gjennom porene i elektrodene, mens de opprettholder evnen til mange kontakter mellom brennstoffet (eller oksygen i den andre enden av elementene), elektrolytt og elektroder.

Type brenselcelle	Arbeidstemperatur	Effektivitet av elektrisitetsgenerering	Type drivstoff	Applikasjonsområde
Rte.	550-700 ° C.	50-70%		Midt- og store installasjoner
Fcte.	100-220 ° C.	35-40%	Rent hydrogen	Store installasjoner
Mopte.	30-100 ° C.	35-50%	Rent hydrogen	Små installasjoner
Tote.	450-1000 ° C.	45-70%	De fleste typer hydrokarbonbrensel	Små, mellomstore og store installasjoner
POM.	20-90 ° C.	20-30%	Metanol.	Bærbare installasjoner
Kurere	50-200 ° C.	40-65%	Rent hydrogen	Romstudier
KJÆLEDYR	30-100 ° C.	35-50%	Rent hydrogen	Små installasjoner