Brenselcelle for hydrogenenergi. Bruke brenselceller for strømforsyningsbygninger

En gang i fremtiden kan begynnelsen av vårt århundre ha sagt at de voksende prisene for olje- og miljøhensyn førte til en kraftig ekspansjon av utsiktene til bilprodusenter og tvunget dem til å utvikle og introdusere nye og nye drivstoff og motorer.

En av disse drivstoffene vil bli kalt hydrogen. Som det er kjent, når hydrogen og oksygen er forbundet, oppnås vann, og derfor, hvis du legger denne prosessen til basen av bilmotoren, vil eksosen ikke være en blanding av farlige gasser og kjemiske elementer, men vanlig vann.

Til tross for noen tekniske vanskeligheter knyttet til bruken av hydrogenbrenselceller (TE), kommer bilprodusentene ikke å gi opp og allerede utvikle sine nye modeller med hydrogen som drivstoff. På 2011 Frankfurt Motor Show var det mulig å se som et av flaggskipene i Autoinadustria, Daimler AG introduserte offentligheten flere Mercedes-Benz-prototyper med en hydrogenmotor. I samme år annonserte Korean Hyndai at det ville nekte å utvikle elektriske kjøretøy og konsentrere seg om utviklingen av biler som vil bruke hydrogenbrenselceller.

Til tross for denne aktive utviklingen, ikke så mange mennesker, tenker ikke så mange at det er nettopp disse hydrogenene og at de er inne.

For å klargjøre situasjonen, la oss vende seg til historien om hydrogenbrenselceller.

Den første som teoretisk beskrev muligheten til å skape en hydrogen, var den tyske kristen Friedrich Schönbein. I 1838 beskrev han prinsippet i en av de vitenskapelige tidsskrifter av den tiden.

Et år senere. I 1939 skapte dommeren fra Wales, Sir Sir William Robert Grove og demonstrert et praktisk talt arbeidshydrogenbatteri. Men avgiften som ble produsert av batteriet, var ikke nok til å sikre at oppfinnelsen er mye brukt.

Begrepet "brenselcelle" ble først brukt i 1889 forskere Ludwig Mond og Charles Langer, som forsøkte å skape en arbeidende te ved hjelp av luft og koks gass. Ifølge en annen versjon var den første som brukte begrepet "brenselcelle" William White Jaques. Han var også den første til å bruke fosforsyre i et elektrolyttbad.

På 1920-tallet åpnet studier utført i Tyskland måter å bruke karbonatsyklus og faste oksidbrenselceller som brukes nå.

I 1932 begynte ingeniøren Francis T Bacon sin forskning av hydrogen TE. For ham brukte forskere porøse platinchelektroder og svovelsyre i elektrolytbadet. Platinum gjorde produksjon svært dyrt, og svovelsyre skapte ytterligere vanskeligheter på grunn av effekten. Bacon erstattet dyre platina på nikkel, og svovelsyre - til en mindre kaustisk alkalisk elektrolytt.

Bacon forbedret kontinuerlig utviklingen og i 1959 var i stand til å presentere et 5 kull kullbrennstoffelement til offentligheten, som kunne levere sveisemaskinen med energi. Forskeren kalte sin te "bacon celle".

I oktober i samme 1959 viste Harry Karl Ihrig en krafttraktor i 20 hestekrefter, som ble verdens første kjøretøy mottatt fra brenselcellen.

På 1960-tallet brukte American General Electric prinsippet om drift av drivstoffelementet i Baykon og utviklet et kraftproduksjonssystem for NASA Gemini og Apollo Space-programmer. NASA beregnet at bruken av en atomreaktor ville være for dyrt, og vanlige batterier eller solpaneler krevde for mange rom. I tillegg kan hydrogenbrenselceller samtidig gi strømforsyningen, og mannskapet er vann.

Den første bussen på Hydrogen Te ble bygget i 1993. I 1997 presenterte Daimler Benz og Toyota bilprodusenter sine prototyper av personbiler.

- FacePla.net -

Kommentarer:

Og om arbeid på temaet TE i Sovjetunionen, glemte å si, ja?

ved mottak av elektrisitet vil vann bli dannet. Og jo mer den første en og den. Og nå la meg forestille meg hvordan raske dråper vil score alle brenselceller og gasspassanaler - H2, O2 og hvordan vil denne generatoren fungere i en minus temperatur?

foreslår du å brenne titalls kull tone, kaste massevis av sot til atmosfæren for å få hydrogen for å få et par ampere strøm for en nyfashioned tøff?!
Hvor er Zhezh her sparer med økologi?!

Her er det - Rosen om å tenke!
Hvorfor brenne tonene av kull? Vi bor i det 21. århundre, og det er allerede teknologier som lar deg få energi i det hele tatt uforutsigbare. Det forblir bare for å kompenseres kompetent denne energien for praktisk bruk.

Entreprenøren Danila Shaposhnikov sier at det tok å bringe produktet til markedet fra laboratoriet. Oppstart på energi gjør hydrogenbrenselceller på hvilke droner som skal kunne fly til tider lenger enn nå.

Entreprenøren Danila Shaposhnikov hjelper forsker Yuri Dobrovolsky og Sergey Nefelkin for å kommersialisere oppfinnelsen - kompakte hydrogenbrenselceller som kan fungere i flere timer uten å frykte frost og fuktighet. Selskapet på energi som allerede er opprettet, har allerede tiltrukket rundt 100 millioner rubler. Investeringer og forbereder å erobre det globale markedet for ubemannede antennebiler med et volum på 7 milliarder dollar, som fortsatt fortrinnsvis brukes litium-ion-batterier.

Fra laboratoriet til markedet

Bedriften av virksomheten la bekjennelsen av Shaposhnikov med to leger av vitenskap innen energi og elektrokjemi - Dobrovolsky fra Institutt for problemer med kjemisk fysikk i det russiske vitenskapsakademiet i Chernogolovka og Nefelkin, som går på Hydrogen Energy Center på Moskva Energy Institute. Professorer hadde en ide om hvordan å lage lavtemperaturelementer, men de skjønte ikke hvordan de skulle trekke sin oppfinnelse til markedet. "Jeg var en entreprenør-en investor som risikerte å bringe produktet til markedet fra laboratoriet," husker Shaposhnikov i et intervju med RBC.

I august 2012, Shaposhnikov, Dobrovolsky og Nefelkin registrert på Energy (LLC "EY TI Energy") og begynte å forberede prototyper. Selskapet arkiverte en søknad og ble Sskolkovo-bosatt. Alle 2013 på den leide basen av instituttet i Chernogolovka, grunnleggerne av på energi jobbet for å radikalt øke batterilevetiden til drivstoffelementene. "Chernogolovka - Sciences, det er lett nok å finne og tiltrekke seg laboratorieteknikere, ingeniører og elektrokemister å jobbe," sier Shaposhnikov. Deretter flyttet energi til Chernogolovsky Technopark. Der oppstod det første produktet - brenselcellen for drone.

"Hjertet" av brenselcellen utviklet i energi er en membranelektrodblokk, hvor en elektrokjemisk reaksjon oppstår: På den ene siden tilføres luft med oksygen, med en komprimert hydrogengass, som følge av et kjemisk hydrogen Oksidasjonsreaksjon, energi er produsert.

Under det virkelige produktet på Energien var i stand til å få to tilskudd Skolkovo (i mengden av nesten 47 millioner rubler), samt tiltrekke seg rundt $ 1 million investeringer. Prosjektet ble trodd på North Energy Ventures Foundation (mottatt 13,8% ved energi, hans partner er Shaposhnikov selv), Venture Fund of Phystech Ventures (13,8%), grunnlagt av kandidater fra Moskva Physics and Technology Institute, og Morton Utvikler (10%); Direkte Shaposhnikov og Dobrovolsky tilhører nå 26,7% på energi, en Nevelin - 9% (alle - ifølge Egrul).

På energi i tall
Ca 1. 00 millioner rubler. - Total investering tiltrukket
3-30 kg - Masse av drone, som på energi gjør strømsystemet
$ 7 milliarder per år - volumet av det globale drone markedet i 2015
$ 90 millioner - Volumet av det russiske markedet for militær drone i 2014
$ 5 millioner. - Volumet av det russiske sivile bilmarkedet i 2014
$ 2,6 milliarder - Volumet på det globale drivstoffelemarkedet i 2014
Kilde: Bedriftsdata, Business Insider, Markeder og Markeder

Flyr lengre, enda lenger

Til dags dato bruker nesten 80% av dronene i verden elektriske motorer som mates fra litium-ion eller litium-polymerbatterier. "Det største problemet med batterier er at den har begrensninger av energiintensitet på dimensjoner. Ønsker to ganger energien - sett et annet batteri og en, etc. Og i dronene er den viktigste parameteren hans masse, forklarer Shaposhnikov.

Fra droneens masse avhenger av den fordelaktige belastningen - antall enheter som kan henges på det (for eksempel kameraer, termiske bilder, skanningsenheter, etc.), samt flytid. Hittil flyr dronen hovedsakelig fra en halv time til en og en halv time. "En halv time er ikke interessant," sier Shaposhnikov. "Det viser seg at bare du hevet det i luften, da det er på tide å bytte batteriet." I tillegg er litiumionbatterier capriciously oppå på negative temperaturer. Shaposhnikov hevder at brenselcellene utviklet seg i energi tillater droner å fly opp til fem ganger lenger: fra to og en halv til fire timer, og frosten er ikke redd (opptil minus 20 grader).

Forbruksvarer og komponenter for akkumulatorer på energiinnkjøp både i Russland og utlandet. "For vitenskapelig utvikling er den lille serien ment, så vi kan ikke gi potensielle russiske produsenter av komponentene i planleggingshorisonten som de kan lokalisere sin produksjon," forklarer Shaposhnikov.

I 2014 oppfylte på energi de første kontraktene: Sett 20 batterisystemer basert på deres brenselceller i militæret (Kunden til Shaposhnikov kalles ikke). De har også utstyrt dronene i firmaet "AFM-Server", som brukte dem når videofilm av OL i Sochi. "Et av målene for selskapet var å teste våre systemer på droner, og vi har det fortsatt, de vil betale oss for det eller ikke," husker Shaposhnikov. Til dags dato undertegnet på energien en rekke kontrakter og prekompeteringer, potensielle inntekter som ifølge Shaposhnikov er 100 millioner rubler. (hovedsakelig med statlige strukturer).

Finansielle resultater på Energy Shaposhnikov avslører ikke. Ifølge "kontur.fokus", i 2014 hadde selskapet en omsetning på 12,4 millioner rubler. og netto tap på 1,2 millioner rubler. Kostnaden for drivstoffelementer med en kapasitet på opptil 0,5 kW laget av energi, ifølge Shaposhnikov, svinger i området fra $ 10-25 000, avhengig av hvilken type drone som står overfor IT-oppgaver, varigheten av fly og andre parametere .

Devaluering av rubelen, ifølge Shaposhnikov, vil lette selskapet som kommer inn i verdensmarkedet. "Vi legger vårt mål i 2016 for å etablere relasjoner med vestlige spillere, og i 2017 for å gjøre de første produktene til hovedtyper av fremmed drone," sier han.

Investor.

"På Energy klarte å skape en brenselcelle med unike egenskaper"

Oleg Perstsovsky, direktør for driftsarbeidet til klyngen av energieffektive teknologier i Skolkovo Foundation

"De var i stand til å lage en enhet som fungerer på negative temperaturer, mens det er ganske kompakt og billig. For høyteknologiske prosjekter er fire år en kort periode, så de beveger seg med et normalt tempo, etter vår mening. Underworlds er et av de åpenbare og mest lovende områdene for bruk av brenselceller. Bytte strømkilden, dronen vil kunne øke flytiden flere ganger i de samme massedimensjonale egenskapene. Det er fortsatt et autonomt energiforsyningsmarked, for eksempel for mobilnett, hvor det er et stort behov for lave strømkilder i fjerntliggende områder der elektriske nettverk ikke leveres. "

"Å skape et konkurransedyktig produkt og tilgang til dette markedet har betydelige investeringsrisiko"

Sergey Filimonov, leder av Corporate Venture Foundation GS Venture (som en del av GS-gruppen)

"Markedet for brenselceller med høy kapasitet er mye bredere og mer komplisert av sfæren av ubemannede antennebiler. Men brenselceller skal konkurrere med en rekke eksisterende energikilder, både når det gjelder effektivitet og kostnad. Å skape et konkurransedyktig produkt og tilgang til dette markedet har betydelige investeringsrisiko. For GS Venture er instruksjonene til UAV- og drivstoffelementene ganske interessante, men fondet er ikke klar til å investere i en oppstart bare fordi dette selskapet arbeider i et utviklingsområde og har som mål å styrke markedet aktivt.

Kunder

"Dette er den beste teknologien på markedet, men for dyrt."

Oleg Panfilenok, grunnlegger og generaldirektør for Copter Express

"På Energy er en veldig sterk teknologi. En bunt "brenselcelle pluss en sylinder med hydrogen" gjør at du kan oppnå trygg energiintensitet, betydelig høyere enn i litiumpolymer eller litiumionbatterier. Vi har allerede designet en drone for kartlegging, ca 1 meter i diameter for å fly av det store territoriet - hvis du legger hydrogenbrenselceller på det, vil det fly til fire timer. Det ville være praktisk og effektivt, det ville ikke måtte sette enheten for å lade flere ganger.

Hittil er dette akkurat den beste teknologien på markedet, men det er ett problem: for oss er det for dyrt. Ett batteri fra på energi kan koste rundt 500 tusen rubler. - En størrelsesorden høyere enn litium-polymerbatteri. Ja, det er en og en halv ganger billigere enn utenlandske analoger, men vi må gjøre ti. Vi er ikke et militært som har budsjetter, vi er et kommersielt selskap og er ikke klar til å betale store penger. Dette for droneens militære egenskaper er viktigere enn verdien, og for handel, tvert imot, vil det bli bedre hvis det er verre, men billigere. "

"Drone flytid for mange oppgaver er den viktigste faktoren."

Maxim Shinkevich, administrerende direktør i Unmanned Systems Group of Companies

"Vi er veldig kjent med på energi og signerte en samarbeidsavtale med dem. Vi har nylig fullført utviklingen av en ny flerstørrelse multicotteer med en nyttelast på opptil 2 kg, som vil bli utstyrt med på energibrenselelementer og vil fly fra 2,5 til 4 timer. På litiumbatterier vil en slik drone fly bare 30 minutter. Denne drone kan brukes både i sivil, og for militære formål er et videoovervåkningskompleks for å søke og redde folk, vi er klare til å kjøre den i en serie. Vi har allerede en første sivil kunde på ham, så snart vi viser det i aksjon, vil andre kontrakter vises.

Et av de viktigste problemene i massebruk av brenselceller er mangelen på et nettverk av stasjoner for å lade dem. De er dyrere enn batterier (som et resultat, kostnaden for dronen med deres bruk øker med 15%), men i retur får du en økning i løpet av flyet mer enn to ganger. Drona Flytid for mange oppgaver er den viktigste faktoren. "

Natalia Suvorov.

Kunnskapsøkologi.nauk og teknikk: Hydrogenenergi er en av de mest effektive næringene, og brenselcellene tillater det å forbli på avanserte nyskapende teknologier.

Brenselcellen er en anordning som effektivt produserer likestrøm og varme fra hydrogenrike brensler ved elektrokjemisk reaksjon.

Brenselcellen ligner batteriet i det faktum at det produserer likestrøm ved kjemisk reaksjon. Igjen, som et batteri, drivstoffelementer, anoden, katoden og elektrolytten. Imidlertid, i motsetning til batterier, kan brenselcellene imidlertid ikke akkumulere elektrisk energi, ikke utslipp og ikke kreve elektrisitet for å lade opp. Brenselceller kan hele tiden produsere elektrisitet til de har drivstoff og luftbeholdning. Det riktige begrepet for å beskrive arbeidsbrenselcellen er et system av elementer, siden for fullt arbeid krever noen hjelpesystemer.

I motsetning til andre strømgeneratorer, som for eksempel forbrenningsmotorer eller turbiner som opererer på gass, vinkel, drivstoffolje, etc., brenner brenselceller ikke drivstoff. Dette betyr fraværet av støyende rotorer av høyt trykk, høy lyd når den er eksos, vibrasjoner. Brenselceller produserer elektrisitet ved stille elektrokjemisk reaksjon. Et annet trekk ved brenselcellene er at de konverterer den kjemiske energien til drivstoff direkte til elektrisitet, varme og vann.

Brenselceller er svært effektive og produserer ikke en stor mengde drivhusgasser, slik som karbondioksid, metan og nitrogenoksid. Det eneste produktet av utslippet under driften av brenselcellene er vann som et par og en liten mengde karbondioksid, som ikke er allokert i det hele tatt hvis rent hydrogen brukes som drivstoff. Brenselceller samles i montering, og deretter i separate funksjonelle moduler.

Prinsipp for drift av brenselceller

Brenselcellene produserer elektrisitet og varme på grunn av den feilaktige elektrokjemiske reaksjonen ved bruk av elektrolytten, katoden og anoden.

Anode og katode er adskilt av elektrolyttledende protoner. Etter at hydrogenet går på anoden, og oksygenet på katoden, begynner den kjemiske reaksjonen, som et resultat av hvilken elektrisk strøm, varme og vann genereres. På katalysatoranoden dissocierer molekylær hydrogen og mister elektroner. Hydrogenioner (protoner) utføres gjennom elektrolytten til katoden, mens elektroner overføres ved elektrolytt og passerer langs en ekstern elektrisk krets, og skaper en konstant strøm som kan brukes til å drive utstyret. På katalysatoren av katoden til oksygenmolekylet er forbundet med elektronen (som tilføres fra ekstern kommunikasjon) og den proponente proton, og danner vann, som er det eneste reaksjonsprodukt (som en damp og / eller væske).

Nedenfor er en tilsvarende reaksjon:

Reaksjon på anode: 2H2 \u003d\u003e 4H + + 4E-
Katodeaksjon: O2 + 4H + + 4E- \u003d\u003e 2H2O
Total Element Reaksjon: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H2O

Typer av brenselceller

Som eksistensen av ulike typer forbrenningsmotorer er det forskjellige typer brenselceller - valget av en egnet type brenselcelle avhenger av bruken.Brenselceller er delt inn i høy temperatur og lav temperatur. Lavtemperaturbrenselceller krever relativt rent hydrogen som drivstoff.

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 ved forhøyede temperaturer, noe som betyr at fraværet av behovet for å investere i hydrogeninfrastrukturen.

Brenselceller 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 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 (CO32-). Disse ionene går forbi katoden til anoden, hvor det er en union med hydrogen med dannelsen av vann, karbondioksid og frie elektroner. Disse elektronene er rettet langs en ekstern elektrisk krets tilbake til katoden, mens den elektriske strømmen genereres, og varmen som biprodukt.

Reaksjon på anode: CO32- + H2 \u003d\u003e H2O + CO2 + 2E-
Reaksjon på katoden: CO2 + 1 / 2O2 + 2E- \u003d\u003e CO32-
Total Element Reaksjon: H2 (G) + 1 / 2O2 (G) + CO2 (katode) \u003d\u003e H2O (g) + CO2 (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 høytrykksdamp 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. Varme- og kraftverk med en utgangs elektrisk kraft på 2,8 MW er industrialisert. Installasjoner blir utviklet med en utgangseffekt på opptil 100 MW.

Matelementer basert på fosforsyre (FTE).

Brenselceller basert på fosforsyre (ortofosforisk) syre ble de første drivstoffelementene for kommersiell 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.

Matelementer basert på fosforsyre (ortofosforisk) syre bruker elektrolyt basert på ortofosforsyre (H3PO4) med en konsentrasjon på opptil 100%. Den ioniske ledningsevnen av ortofosforsyre er lav ved lave temperaturer, av denne grunn anvendes disse brennstoffcellene 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 anode: 2H2 \u003d\u003e 4H + + 4E-
Katodeaksjon: O2 (g) + 4H + + 4E- \u003d\u003e 2H2O
Total Element Reaksjon: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H2O

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 CO2 ikke elektrolytten og driften av brenselcellen, denne typen elementer fungerer med et reformert naturlig drivstoff. Enkel design, volatilitet med lav elektrolytt og økt stabilitet er også fordelene med denne typen brenselcelle.

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.

Reaksjon på anoden: 2H2 + 4OH- \u003d\u003e 4H2O + 4E-
Reaksjon på katoden: O2 + 2H2O + 4E- \u003d\u003e 4OH-
Total Element Reaksjon: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H2O

Sammenlignet med andre typer brenselceller, produseres brenselcellene med metabolismen av protoner mer energi ved et gitt volum eller vekt 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 elektrolytt ikke slike vanskeligheter som orientering, det er færre problemer på grunn av fremveksten av korrosjon, noe som fører til større holdbarhet av elementet og dets komponenter.

Faste oksidbrenselceller (TOTO)

De faste oksydbrenselcellene er brenselceller med den høyeste driftstemperaturen. Driftstemperaturen kan variere fra 600 ° C til 1000 ° C, som tillater bruk av ulike typer drivstoff uten spesiell forbehandling. For å arbeide med så høye temperaturer, er elektrolytten som brukes et tynt fast metalloksyd på keramisk basis, ofte legering av yttrium og zirkonium, som er en utforsker av oksygenioner (O2-). 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 drivstoffcellene i denne typen er en oksygenion (O2-). 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: 2H2 + 2O2- \u003d\u003e 2H2O + 4E-
Katodeaksjon: O2 + 4E- \u003d\u003e 2O2-
Total Element Reaksjon: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H2O

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 å øke effektiviteten av å generere elektrisk energi til 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 med å bruke brenselceller med direkte oksidasjon av metanol opplever en periode med 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 en anode med frigjøring av CO2, 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 + H2O \u003d\u003e CO2 + 6H + + 6E-
Katodeaksjon: 3 / 2O2 + 6H + + 6E- \u003d\u003e 3H2O
Samlet elementreaksjon: CH3OH + 3 / 2O2 \u003d\u003e CO2 + 2H2O

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 brenselcellene med direkte oksidasjon av metanol den beste kandidaten til bruk både i mobiltelefoner og andre produkter av utbredt 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 romfartøyene produserer brenselceller 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 (on-) beveger seg fra katoden til anoden, hvor den reagerer med hydrogen, 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: 2H2 + 4OH- \u003d\u003e 4H2O + 4E-
Reaksjon på katoden: O2 + 2H2O + 4E- \u003d\u003e 4OH-
Generell systemreaksjon: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H2O

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 de karakteristiske egenskapene til CTE er høy følsomhet for CO2, som kan være inneholdt i drivstoff eller luft. CO2 reagerer med elektrolytt, forgiftet det raskt, og reduserer sterkt effektiviteten av brenselcellen. Derfor er bruken av kur begrenset til lukkede rom, slik som kosmiske og undervanns kjøretøy, må de operere på rent hydrogen og oksygen. Videre er slike molekyler som CO, H2O 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 H2O + vannioner (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 hardidsyre brenselceller inneholder elektrolytten (CSHSO4) ikke vann. Driftstemperaturen er derfor 100-300 ° C. Rotasjonen av SO42 Anion Axi tillater protoner (rød) å bevege seg som vist på figuren.

Som regel er et hardt brenselelement en sandwich hvor et meget tynt lag av en hard-pliktforbindelse 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. Publisert

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

Bli med oss \u200b\u200binn

Drivstoffelement - Dette er en elektrokjemisk enhet som ligner et galvanisk element, men avviker fra det at stoffene for en elektrokjemisk reaksjon leveres til den - i motsetning til den begrensede mengden energi som er lagret i et galvanisk element eller batteri.

Fig. en. Noen drivstoffelementer

Brenselceller forvandler den kjemiske energien til drivstoff til elektrisitet, omgå de ineffektive prosessene for å brenne, gå med store tap. Som et resultat av en kjemisk reaksjon transformeres hydrogen og oksygen i 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 anses å være William R. Groove, som oppfant det i 1839. I denne brenselcellen ble en oppløsning av svovelsyre anvendt som en elektrolytt, og hydrogen ble anvendt som drivstoff, som var forbundet med oksygen i oksidasjonsmiljøet. Inntil nylig ble brenselcellene bare brukt i laboratorier og romfartøy.

Fig. 2.

I motsetning til andre strømgeneratorer, som for eksempel forbrenningsmotorer eller turbiner som opererer på gass, vinkel, drivstoffolje, etc., brenner brenselceller ikke drivstoff. Dette betyr fraværet av støyende rotorer av høyt trykk, høy lyd når den er eksos, vibrasjoner. Brenselceller produserer elektrisitet ved stille elektrokjemisk reaksjon. Et annet trekk ved brenselcellene er at de forvandler den kjemiske energien til drivstoff direkte til elektrisitet, varme og vann.

Brenselceller har ikke bevegelige deler (i det minste inne i selve elementet), og derfor adlyder de ikke loven i Carno. Det vil si at de vil ha en større enn 50%, effektivitet og spesielt effektiv ved lave belastninger. Dermed kan biler med brenselceller bli (og har allerede bevist det) mer økonomisk enn vanlige biler i reelle bevegelsesvilkår.

Drivstoffelementet gir produksjon av den elektriske strømmen av konstantspenningen, som kan brukes til å aktivere den elektriske motoren, instrumentene til belysningssystemet og andre elektriske systemer i bilen.

Det finnes flere typer brenselceller som varierer i kjemiske prosesser som brukes. Brenselceller er vanligvis klassifisert av typen elektrolytt som brukes i dem.

Noen typer brenselceller er lovende å bruke dem som kraftverk av kraftverk, mens andre - for bærbare enheter eller for bilkjøring.

1. Alkaliske drivstoffelementer (BTE)

Alkalisk brenselcelle - Dette er en av de aller første utviklede elementene. Alkaliske brenselceller (BCT) er en av de mest studerte teknologiene som brukes fra midten av 60-tallet i det tjuende århundre av NASA i Apollo-programmer og romferie. Ombord på disse romfartøyene produserer brenselceller elektrisk energi og drikkevann.

Fig. 3.

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 (on-) beveger seg fra katoden til anoden, hvor den reagerer med hydrogen, produserer vann og elektroner. Vannet oppnådd på anoden beveger seg tilbake til katoden, og genererer igjen hydroksylioner der. Som et resultat av dette antall reaksjoner som passerer i brenselcellen, produseres elektrisitet og som et biprodukt, varme:

Reaksjon på anoden: 2H2 + 4OH- \u003d\u003e 4H2O + 4E

Katodeaksjon: O2 + 2H2O + 4E- \u003d\u003e 4OH

Generell systemreaksjon: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H2O

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 brukes som katalysatorer for andre brenselceller. I tillegg arbeidet BTE-arbeidet ved relativt lave temperaturer og er blant de mest effektive.

En av de karakteristiske egenskapene til CTE er høy følsomhet for CO2, som kan være inneholdt i drivstoff eller luft. CO2 reagerer med elektrolytt, forgiftet det raskt, og reduserer sterkt effektiviteten av brenselcellen. Derfor er bruken av en BCT begrenset til lukkede rom, så som kosmiske og undervanns kjøretøy, de opererer på rent hydrogen og oksygen.

2. Drivstoffelementer på smelten av karbonat (RTE)

Brenselceller 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 er utformet i midten av 60-tallet i det tjuende århundre. Siden da har produksjonsteknologi, ytelsesindikatorer og pålitelighet blitt forbedret.

Fig. fire.

Ved oppvarming til en temperatur på 650 ° C blir saltene en leder for karbonationer (CO32-). 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 langs en ekstern elektrisk krets tilbake til katoden, mens den elektriske strømmen genereres, og som biprodukt - varme.

Reaksjon på anoden: CO32- + H2 \u003d\u003e H2O + CO2 + 2E

Reaksjon på katoden: CO2 + 1 / 2O2 + 2E- \u003d\u003e CO32-

Total Element Reaksjon: H2 (G) + 1 / 2O2 (G) + CO2 (katode) \u003d\u003e H2O (g) + CO2 (anode)

Høye driftstemperaturer av brenselceller med smeltet karbonatelektrolytt har visse fordeler. Fordelen - evnen til å bruke standardmaterialer (ark rustfritt stål og nikkelkatalysator på elektroder). Siden varme kan brukes til å oppnå høytrykksdamp. Høye reaksjonstemperaturer i elektrolytt har også sine fordeler. Bruken av høye temperaturer krever lang 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 av karbonoksyd, forgiftning, etc.

3. Brenselcellebaserte elementer (FTE)

Matelementer basert på fosfor (ortofosfor) syre Stål de første drivstoffelementene for kommersiell bruk. Denne prosessen ble utviklet i midten av 60-tallet XX, testene ble utført siden 70-tallet i det tjuende århundre. Som et resultat ble stabiliteten og arbeidsindikatorene økt, og kostnaden reduseres.

Fig. fem.

Matelementer basert på fosforsyre (ortofosforisk) syre bruker elektrolyt basert på ortofosforsyre (H3PO4) med en konsentrasjon på opptil 100%. Den ioniske ledningsevne av ortofosforsyre er lav ved lave temperaturer, slik at disse brenselceller anvendes ved temperaturer på opptil 150-220 ° C.

Reaksjon på anoden: 2H2 \u003d\u003e 4H + + 4E

Katodeaksjon: O2 (g) + 4H + + 4E- \u003d\u003e 2H2O

Total Element Reaksjon: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H2O

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. Enkel design, lavelektrolyttvolatilitet og økt stabilitet - også fordelene med slike brenselceller.

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

4. Drivstoffelementer med protonutvekslingsmembran (de fleste)

Brenselceller med en protonutvekslingsmembran Det 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". Utviklet og viser installasjoner på en kraft på 1W til 2 kW.

Fig. 6.

Elektrolytten i disse brenselcellene er en solid polymermembran (fin 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: Reaksjonen på anoden: 2H2 + 4OH- \u003d\u003e 4H2O + 4NOETATION på katoden: O2 + 2H20 + 4E- \u003d\u003e 4OH2H20: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H20 sammenlignet med andre typer drivstoff Celler, drivstoffelementer med membranen av protoner, protoner produserer mer energi ved et gitt volum eller vekt av brenselcellen. Denne funksjonen gjør at de kan være kompakte og lette. I tillegg er driftstemperaturen mindre enn 100 ° C, som gjør at du raskt kan starte utnyttelse. Disse egenskapene, samt evnen til å raskt endre utbyttet av energi - bare noen av disse brenselcellene i den første kandidaten til bruk i kjøretøy.

En annen fordel er at elektrolytten er fast, og ikke et flytende stoff. Hold gasser på katoden og anoden er lettere med solid elektrolytt, slik at slike brenselceller er billigere i produksjonen. Ved påføring av solid elektrolytt er det ikke slike vanskeligheter som orientering og mindre problemer på grunn av utseendet av korrosjon, noe som øker elementets holdbarhet og dets komponenter.

Fig. 7.

5. Rulleoksydbrenselceller (TOTO)

Tolloxide brenselelementer er brenselceller med høyeste driftstemperatur. Driftstemperaturen kan variere fra 600 ° C til 1000 ° C, som tillater bruk av ulike typer drivstoff uten spesiell forbehandling. For å arbeide med så høye temperaturer, er elektrolytten som brukes et tynt fast metalloksyd på keramisk basis, ofte legering av yttrium og zirkonium, som er en utforsker av oksygenioner (O2-). Teknologien for å bruke faste oksidbrenselceller utvikler seg fra slutten av 50-tallet i det tjuende århundre 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 drivstoffcellene i denne typen er en oksygenion (O2-). 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 sendes langs en ekstern elektrisk krets, den elektriske strømmen og hetten er generert.

Fig. åtte.

Reaksjon på anoden: 2H2 + 2O2- \u003d\u003e 2H2O + 4E

Katodeaksjon: O2 + 4E- \u003d\u003e 2O2-

Total Element Reaksjon: 2H2 + O2 \u003d\u003e 2H2O

Effektiviteten av elektrisk energiproduksjon 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 å øke effektiviteten av å generere elektrisk energi til 70%.

6. Drivstoffelementer med direkte oksidasjon av metanol (PSTE)

Drivstoffelementer med direkte oksidasjon av metanol Vellykket anvendt innen næring av mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, samt å skape bærbare kilder til elektrisitet, som fremtidig bruk av slike elementer er rettet mot.

Enheten av brenselceller med direkte oksydasjon av metanol ligner en brenselcelleanordning med en protonutvekslingsmembran (Meste), dvs. En polymer brukes som en elektrolytt, og hydrogenion (proton) brukes som en ladningsbærer. Men flytende metanol (CH3OH) oksyderes i nærvær av vann på en anode med frigjøring av CO2-, 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 + H2O \u003d\u003e CO2 + 6H + + 6extament på katoden: 3 / 2O2 + 6H + + 6E- \u003d\u003e 3H2O Generell reaksjon av elementet: CH3OH + 3 / 2O2 \u003d\u003e CO2 + 2H2O Utviklingen Av slike drivstoffelementer ble utført fra begynnelsen90- x år av det tjuende århundre og deres spesifikke kraft og effektivitet ble økt til 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 slike brenselceller den beste kandidaten til bruk i både mobiltelefoner og andre forbruksvarer og bilmotorer. Deres verdighet er også små dimensjoner.

7. Polymer elektrolytt brenselceller (PET)

I tilfelle av polymerelektrolyttbrenselceller består polymermembranen av polymerfibre med vannområder, hvor det er en konduktivitet av H2O + vannioner (proton, rødt) forbinder vannmolekylet. Vannmolekyler representerer problemet med en langsom ionbytter. Derfor er det nødvendig med en høy konsentrasjon av vann både i drivstoff og på eksoselektroder, som begrenser driftstemperaturen på 100 ° C.

8. Fiddictional drivstoffelementer (TCTE)

I hardidsyre brenselceller inneholder elektrolytten (CSHSO4) ikke vann. Driftstemperaturen er derfor 100-300 ° C. Rotasjonen av SO42 oksyanions er tillatt av protoner (rød) for å bevege seg som vist på figuren. Som regel er et hardt brenselelement en sandwich hvor et meget tynt lag av en hard-pliktforbindelse 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.

Fig. ni.

9. Sammenligning av de viktigste egenskapene til drivstoffelementer

Kjennetegn på drivstoffelementer

Type brenselcelle	Driftstemperatur	Effektivitet av elektrisitetsgenerering	Type drivstoff	omfang
				Midt- og store installasjoner
			Rent hydrogen	installasjoner
			Rent hydrogen	Små installasjoner
			De fleste typer hydrokarbonbrensel	Små, mellomstore og store installasjoner
				Bærbar installasjoner
			Rent hydrogen	Rom undersøkelser
			Rent hydrogen	Små installasjoner

Fig. 10.

10. Bruk av brenselceller i biler

Fig. elleve.

Fig. 12.

Fordeler med brenselceller / celler

Brenselcellen / cellen er en anordning som effektivt produserer likestrøm og varme fra hydrogenrikt brensel ved elektrokjemisk reaksjon.

Brenselcellen ligner batteriet i det faktum at det produserer likestrøm ved kjemisk reaksjon. Brenselcellen inneholder anode, katode og elektrolytt. Imidlertid, i motsetning til batterier, kan brennstoffceller / celler ikke akkumulere elektrisk energi, ikke utslipp og ikke kreve at elektrisitet re-ladning. Brenselceller / celler kan hele tiden produsere elektrisitet til de har drivstoff og luftbeholdning.

I motsetning til andre strømgeneratorer, som for eksempel forbrenningsmotorer eller turbiner som opererer på gass, kull, drivstoffolje, etc., er brenselceller / celler ikke brent brensel. Dette betyr fraværet av støyende rotorer av høyt trykk, høy lyd når den er eksos, vibrasjon. Brenselceller / celler produserer elektrisitet ved stille elektrokjemisk reaksjon. Et annet trekk ved brenselcellene / cellene er at de konverterer den kjemiske energien til drivstoff direkte til strøm, varme og vann.

Brenselceller er svært effektive og produserer ikke en stor mengde drivhusgasser, slik som karbondioksid, metan og nitrogenoksid. Det eneste produktet av utslippet under drift er vann i form av damp og en liten mengde karbondioksid, som ikke skiller seg ut i det hele tatt hvis rent hydrogen brukes som drivstoff. Brenselceller / celler oppsamles i montering, og deretter i separate funksjonelle moduler.

Historien om utviklingen av brenselceller / celler

På 1950-tallet og 1960-tallet ble en av de mest ansvarlige oppgavene for brenselceller født fra behovene til National Aeronautics and Space Space Research (NASA) i energikilder for langsiktige romoppdrag. Alkalisk brenselcelle / NASA-celle bruker hydrogen og oksygen som drivstoff, forbinder disse to kjemiske elementene i en elektrokjemisk reaksjon. Ved utgangen, tre nyttige reaksjonsprodukter som er nyttige i romflyturen - elektrisitet for å drive romfartøyet, vann for drikke- og kjølesystemer og varme for oppvarming astronauter.

Åpningen av brenselceller refererer til begynnelsen av XIX århundre. Det første vitnesbyrd om effekten av brenselceller ble oppnådd i 1838.

På slutten av 1930-tallet, arbeid på brenselcellene med en alkalisk elektrolytt, og i 1939 ble et element som benyttet nikkelbelagte høytrykkselektroder konstruert. Under andre verdenskrig utvikles brenselceller / celler for ubåter av den britiske flåten, og i 1958 presenteres en drivstoffmontering, bestående av alkaliske brenselceller / celler med en diameter på litt over 25 cm.

Renter økte i 1950-1960, så vel som på 1980-tallet, da industrien verden opplevde mangel på oljefeltet. I samme periode har verdens land også bekymret for problemet med luftforurensning og vurdert metoder for miljøvennlig elektrisitet. For tiden opplever teknologien for produksjon av brenselceller / celler scenen for rask utvikling.

Prinsipp for drift av brenselceller / celler

Brenselceller / celler produserer elektrisitet og varme på grunn av den feilaktige elektrokjemiske reaksjonen ved hjelp av elektrolytten, katoden og anoden.

På katalysatoranoden dissocierer molekylær hydrogen og mister elektroner. Hydrogenioner (protoner) utføres gjennom elektrolytten til katoden, mens elektroner overføres ved elektrolytt og passerer langs en ekstern elektrisk krets, og skaper en konstant strøm som kan brukes til å drive utstyret. På katalysatoren av katoden til oksygenmolekylet er forbundet med elektronen (som tilføres fra ekstern kommunikasjon) og den proponente proton, og danner vann, som er det eneste reaksjonsprodukt (som en damp og / eller væske).

Nedenfor er en tilsvarende reaksjon:

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

Typer og varianter av brenselceller / celler

Som eksistensen av ulike typer forbrenningsmotorer er det forskjellige typer brenselceller - valget av en egnet type brenselcelle avhenger av bruken.

Brenselceller er delt inn i høy temperatur og lav temperatur. Lavtemperaturbrenselceller krever relativt rent hydrogen som drivstoff. 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 ved forhøyede temperaturer, noe som betyr at fraværet av behovet for å investere i hydrogeninfrastrukturen.

Brenselceller / celler på smelten av karbonat (RTE)

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 er rettet langs en ekstern elektrisk krets 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 / 2O 2 + 2E - \u003d\u003e CO 3 2-
Total Element Reaksjon: H2 (g) + 1 / 2o 2 (g) + CO 2 (katode) \u003d\u003e H20 (g) + CO 2 (anode)

Brenselceller med smeltet karbonatelektrolytt er egnet for bruk i store stasjonære installasjoner. Varmekraftverk med en utgangs elektrisk kraft på 3,0 MW er industrielt tilgjengelige. Installasjoner blir utviklet opptil 110 MW.

Brenselceller / celler basert på fosforsyre (FTE)

Brenselceller basert på fosforsyre (ortofosforisk) syre ble de første drivstoffelementene for kommersiell bruk.

Brenselcellene basert på fosforsyre (ortofosfor) syre bruker elektrolytt basert på ortofosforsyre (H3 PO 4) med en konsentrasjon på opptil 100%. Den ioniske ledningsevnen av ortofosforsyre er lav ved lave temperaturer, av denne grunn anvendes disse brennstoffcellene 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, hvor hydrogen, tilført 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 -
Reaksjon ved katoden: o 2 (g) + 4H + + 4E - \u003d\u003e 2 H 2 O
Total Element Reaksjon: 2H 2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

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, volatilitet med lav elektrolytt og økt stabilitet er også fordelene med denne typen brenselcelle.

Varme- og kraftverk med elektrisk effekt på utgangen på opptil 500 kW er produsert. Installasjoner for 11 MW passerte de riktige testene. Installasjoner blir utviklet med en utgangseffekt på opptil 100 MW.

Faste oksidbrenselceller / celler (toto)

De faste oksydbrenselcellene er brenselceller med den høyeste driftstemperaturen. Driftstemperaturen kan variere fra 600 ° C til 1000 ° C, som tillater bruk av ulike typer drivstoff uten spesiell forbehandling. For å arbeide med så høye temperaturer, er elektrolytten som brukes et tynt fast metalloksyd på keramisk basis, ofte legeringen av yttrium og zirkonium, som er en utforsker av oksygenioner (O 2-).

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 type 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 -
Katodeaksjon: O 2 + 4E - \u003d\u003e 2O 2-
Total Element Reaksjon: 2H 2 + O 2 \u003d\u003e 2H 2 O

Effektiviteten av elektrisk produsert elektrisk energi er den høyeste av alle brenselceller - ca. 60-70%. Høye driftstemperaturer tillater kombinert produksjon av termisk og elektrisk energi for å generere høytrykksdamp. Kombinasjonen av en høy temperatur-brenselcelle med en turbin lar deg lage en hybridbrenselcelle for å øke effektiviteten av å generere elektrisk energi til 75%.

Brenselceller / celler med direkte oksidasjon av metanol (POM)

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 / 2O2 + 6 H + + 6E - \u003d\u003e 3H20
Samlet elementreaksjon: CH3OH + 3 / 2O 2 \u003d\u003e CO 2 + 2H20

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 / Celler (BTE)

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. Kaliumhydroksydkonsentrasjon 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 4 oh -
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. BTE opererer ved relativt lave temperaturer og er en av de mest effektive brenselceller - slike egenskaper kan derfor bidra til akselerasjon av ernæring og høy drivstoffeffektivitet.

En av de karakteristiske trekkene til CTE er 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 kur begrenset til lukkede rom, slik som kosmiske og undervanns kjøretøy, må de operere på rent hydrogen og oksygen. Dessuten 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 / celler (kjæledyr)

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

Færre syrebrenselceller / celler (Tket)

I hardidsyre brenselceller inneholder elektrolytten (CSHSO 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 brenselelement en sandwich hvor et meget tynt lag av en hard-pliktforbindelse 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.

Ulike drivstoffelementer moduler. Batteri av brenselcelle

Batteri av brenselceller
Resten av utstyret som opererer ved høy temperatur (integrert dampgenerator, forbrenningskammer, termisk balanseendringsenhet)
Varmebestandig isolasjon

Drivstoffelementmodul

Sammenlignende analyse av typer og varianter av brenselceller

Innovative energibesparende verktøy-husholdningsvarme og kraftverk er vanligvis konstruert på faste oksydbrenselceller (toto), polymere elektrolyttbrenselceller (PET), brenselceller på fosforsyre (FTE), brenselceller med en protonutvekslingsmembran (Meste) og alkaliske brenselceller (BCT). Har vanligvis følgende egenskaper:

Den mest hensiktsmessige bør gjenkjenne faste oksidbrenselceller (TOTO), som:

arbeid på høyere temperaturer, noe som reduserer behovet for dyre edle metaller (som platina)
kan jobbe med ulike typer hydrokarbonbrensel, hovedsakelig på naturgass
ha en større tid og derfor bedre egnet for langsiktig handling
demonstrere høy effektivitet av elektrisitetsgenerering (opptil 70%)
på grunn av de høye driftstemperaturene, kan installasjonen kombineres med omvendt varmeoverføringssystemer, og gir den samlede effektiviteten til systemet til 85%
ha et praktisk talt nullnivå på utslipp, arbeid stille og pålegge lavt operasjonskrav i forhold til eksisterendeier

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.	Bærbar
Kurere	50-200 ° C.	40-70%	Rent hydrogen	Romstudier
KJÆLEDYR	30-100 ° C.	35-50%	Rent hydrogen	Små installasjoner

Siden små termiske kraftverk kan kobles til et konvensjonelt gassforsyningsnettverk, krever brenselceller ikke et separat hydrogenforsyningssystem. Ved bruk av små termiske kraftverk basert på faste oksidbrenselceller, kan varme generert, integreres i varmevekslere for oppvarming av vann og ventilasjonsluft, og øker systemets samlede effektivitet. Denne innovative teknologien er best egnet for effektiv strømgenerering uten behov for en kostbar infrastruktur og kompleks instrumentintegrasjon.

Bruk av brenselceller / celler

Bruken av brenselceller / celler i telekommunikasjonssystemer

På grunn av den raske spredningen av trådløse kommunikasjonssystemer rundt om i verden, samt veksten av de sosioøkonomiske fordelene med mobiltelefonteknologi, har behovet for pålitelig og økonomisk backup strømforsyning oppnådd en avgjørende verdi. Tap av kraftnettet Gjennom året på grunn av dårlige værforhold, er naturkatastrofer eller begrenset nettverksmakt et konstant komplekst problem for nettverksoperatører.

Tradisjonelle telekommunikasjonsløsninger i backup-strømforsyningen inkluderer batterier (bly-syreelement av batteriet med ventiljustering) for sikkerhetskraft for kort tid og diesel og propangeneratorer for lengre sikkerhetskopiering. Batterier er en relativt billig backup-strømkilde i 1 til 2 timer. Batteriene er imidlertid ikke egnet for lengre sikkerhetskopier, siden vedlikeholdet er dyrt, blir de upålitelige etter en lang tjeneste, følsom for temperaturer og er farlig for miljøet etter avhending. Diesel og propanggeneratorer kan gi langvarig sikkerhetskopi. Imidlertid kan generatorer være upålitelige, krever arbeidskrevende vedlikehold, fremhever høye nivåer av forurensning og gasser som forårsaker drivhuseffekt i atmosfæren.

For å eliminere restriksjonene av tradisjonelle løsninger innen reservekraft, ble det utviklet en nyskapende teknologi for miljøvennlige brenselceller. Brenselceller er pålitelige, ingen støy er laget, inneholder færre bevegelige deler enn generatoren, har et bredere spekter av driftstemperaturer enn batteriet: fra -40 ° C til + 50 ° C og som et resultat gir et ekstremt høyt nivå av energibesparende. I tillegg kostnadene ved en slik installasjon over levetiden under kostnaden for generatoren. De lavere drivstoffcellekostnadene er resultatet av bare ett besøk med det formål å vedlikeholde per år og betydelig høyere installasjonsytelse. Til slutt er brenselcellen en miljøvennlig teknologisk løsning med minimal miljøpåvirkning.

Brenselcelleinstallasjoner gir backup strømforsyning for kritisk kommfor trådløs, konstant og bredbåndskommunikasjon i telekommunikasjonssystemet, i området 250 W til 15 kW, tilbyr de mange uovertruffen innovative egenskaper:

Pålitelighet - lite antall bevegelige deler og ingen utslipp i ventemodus
Energisparing
STILLHET - Lav lyd
Bærekraft - Arbeidsområde fra -40 ° C til + 50 ° C
Tilpasningsevne - Installasjon på gaten og innendørs (beholder / beskyttende beholder)
Høy effekt - opptil 15 kW
Lav vedlikeholdsbehov - Minimum årlig vedlikehold
Økonomi - Attraktiv kumulativ eierskapskostnad
Miljøvennlig energi - Lav utslipp med minimal miljøpåvirkning

Systemet føles alltid DC-busspenningen og aksepterer jevnt kritiske belastninger hvis DC-bussspenningen faller under den angitte verdien som er definert av brukeren. Systemet opererer på hydrogen, som kommer inn i brenselcellebatteriet med en av to baner - enten fra den industrielle kilden til hydrogen, eller fra flytende brensel fra metanol og vann ved hjelp av det innebygde reformeringssystemet.

Elektrisitet er laget av batteriet av brenselceller i form av DC. DC-energien overføres til omformeren som konverterer en uregulert DC-elektrisitet som kommer fra batteriet av brenselceller i høykvalitets kontrollert DC-elektrisitet for de nødvendige belastningene. Installasjon på brenselceller kan gi sikkerhetskraft i mange dager, ettersom virkningen er begrenset kun begrenset til mengden hydrogen eller drivstoff fra metanol / vann som er tilgjengelig i reserven.

Brenselceller tilbyr et høyt nivå av energisparing, økt pålitelighet av systemet, mer forutsigbare operasjonelle kvaliteter i et bredt spekter av klimatiske forhold, samt pålitelig driftsholdbar holdbarhet i forhold til batteripakker med bly-syreelementer med ventilregulerende industristandard. Kostnadene over tid er også lavere på grunn av et betydelig mindre behov for vedlikehold og erstatning. Brenselceller gir en slutt på brukerens miljøfordeler, siden kostnadene ved avhendelse og risiko for ansvar knyttet til bly-syreelementer forårsaker økende bekymring.

Driftsegenskapene til elektriske batterier kan negativt påvirke et bredt spekter av faktorer, for eksempel lading, temperatur, sykluser, levetid og andre variable faktorer. Den oppgitte energien vil være forskjellig avhengig av disse faktorene, det er ikke lett å forutsi. De operative egenskapene til brenselcellen med metabolismen av protoner (mopesting) er relativt ikke påvirket av disse faktorene og kan gi kritisk strømforsyning mens det er drivstoff. Økt forutsigbarhet er en viktig fordel i å flytte til brenselceller for kritiske bruksområder for sikkerhetskopi.

Brenselceller genererer bare energi når drivstoffet leveres, som en gasturbinegenerator, men har ikke mobile deler i generasjonssonen. Derfor, i motsetning til generatoren, er de ikke gjenstand for rask slitasje og krever ikke konstant vedlikehold og smøring.

Brennstoffet som brukes til å aktivere drivstoffomformeren med økt varighet av handlingen, er en drivstoffblanding av metanol og vann. Metanol er allment tilgjengelig, produsert på en industriell skala av drivstoff, som for tiden har mange anvendelser, blant annet glassuller, plastflasker, motor tilsetningsstoffer, emulsjonsmaling. Metanol er lett transportert, kan blandes med vann, har en god evne til å biode og inneholder ikke svovel. Den har et lavfrysende punkt (-71 ° C) og ikke oppløses med langsiktig lagring.

Bruken av brenselceller / celler i kommunikasjonsnettverk

Nettverkene i den klassifiserte kommunikasjonen trenger pålitelige løsninger innen reserveforsyning, som kan fungere i flere timer eller flere dager i nødssituasjoner hvis kraftnettet opphørte for å være tilgjengelig.

Hvis det er et mindre antall bevegelige deler, samt fraværet av strømreduksjon i ventemodus, tilbyr den innovative teknologien til brenselceller en attraktiv løsning i forhold til de nåværende eksisterende sikkerhetskopieringssystemene.

Det mest ubestridelige argumentet til fordel for bruk av drivstoffcelleteknologi i kommunikasjonsnettverk er økt total pålitelighet og sikkerhet. Under slike hendelser, som for eksempel strømbrudd, jordskjelv, stormer og orkaner, er det viktig at systemene fortsetter å jobbe og er utstyrt med en pålitelig tilførsel av backup-kraft over en lang periode, uavhengig av temperaturen eller levetiden til backup strømforsyningssystem.

Linjen med strømforsyningsenheter basert på brenselceller er ideelt for å støtte nettverkene for klassifisert kommunikasjon. Takket være prinsippene for energisparing lagt i designet, gir de miljøvennlig, pålitelig backup-effekt med økt varighet av handling (opptil flere dager) for bruk i kapasitetsområdet fra 250 W til 15 kW.

Bruk av brenselceller / celler i datanettverk

Pålitelig strømforsyning for datanettverk, for eksempel høyhastighets dataoverføringsnett og optiske fibernett, er nøkkelen til hele verden. Informasjon som overføres av slike nettverk inneholder kritiske data for institusjoner som banker, flyselskaper eller medisinske sentre. Deaktiver kraft i slike nettverk representerer ikke bare faren for den overførte informasjonen, men også som regel fører til betydelige økonomiske tap. Pålitelige innovative installasjoner på brenselceller som gir backup strømforsyning, gir påliteligheten som kreves for å sikre kontinuerlig strømforsyning.

Installasjoner på brenselceller som opererer på en flytende brenselblanding laget av metanol og vann gir pålitelig sikkerhetskraft med økt handlingsperiode, opptil flere dager. I tillegg er disse innstillingene preget av betydelig reduserte vedlikeholdskrav i forhold til generatorer og batterier, du trenger bare ett besøk med det formål å vedlikeholde per år.

Typiske egenskaper av applikasjoner for bruk av installasjoner på brenselceller i datanettverk:

Søknader med mengden kraft som forbrukes fra 100 W til 15 kW
Søknader med autonome krav\u003e 4 timer
Repeators in optical fiber systemer (synkron digitale systemer hierarki, høyhastighets internett, talekommunikasjon over IP protokoll ...)
High Speed \u200b\u200bData Networks
WiMax Transmission Noder

Installasjoner på brenselceller for backup strømforsyning gir mange fordeler for kritiske datanettverksinfrastruktur i forhold til tradisjonelle autonome batterier eller dieselgeneratorer, slik at de kan øke mulighetene for bruk på plass:

Flytende drivstoffteknologi gjør det mulig å løse en løsning på plassering av hydrogen og gir nesten ubegrenset drift av backup strømforsyningen.
På grunn av den rolige operasjonen, lavvekt, motstand mot temperaturdråper og fungerer, nesten uten vibrasjoner, kan brenselceller installeres utenfor bygningen, i industrielle lokaler / beholdere eller på takene.
Matlaging for bruk av systemet på plass er rask og økonomisk, kostnaden for drift er lav.
Drivstoff har evnen til biode og er en miljøvennlig løsning for urbane miljøet.

Bruken av brenselceller / celler i sikkerhetssystemer

De mest omhyggelige systemets sikkerhetssystemer og kommunikasjonssystemer er pålitelige, så vel som pålitelig strømforsyningen, som støtter sitt arbeid. Mens de fleste systemer inkluderer noen typer backup uavbrutt strømforsyningssystemer for kortsiktige strømforsyninger, skaper de ikke forhold for lengre forstyrrelser i driften av strømnettet, som kan oppstå etter naturkatastrofer eller terrorangrep. Dette kan være et kritisk problem for mange bedrifts- og myndigheter.

Slike viktige systemer som overvåkings- og tilgangskontrollsystemer ved hjelp av et videoovervåkningssystem (identifikasjonskortlesere, enhetslukningsenheter, biometriske identifikasjonsteknikker, etc.), automatiske brannalarmsystemer og brannslukningsanlegg, heisstyringssystemer og telekommunikasjonsnettverk, surly Risiko i fravær av en pålitelig alternativ kilde til strømforsyning av kontinuerlig drift.

Dieselgeneratorer produserer mye støy, det er vanskelig å imøtekomme dem, det er også godt klar over problemene med pålitelighet og vedlikehold. I motsetning til at installasjonen på brenselceller som gir backup strømforsyning produserer ikke støy, er pålitelig, utslippene som er allokert til den er null eller ganske lav, det er enkelt å installere på taket eller utenfor bygningen. Den slipper ikke og mister ikke strøm i ventemodus. Det sikrer kontinuerlig arbeid med kritiske systemer, selv etter at institusjonen stopper arbeidet og bygningen vil bli forlatt av mennesker.

Innovative installasjoner på brenselceller beskytter kostbare vedlegg av kritiske applikasjoner. De gir miljøvennlig, pålitelig backup-effekt med økt varighet (opptil mange dager) for bruk i kapasitetsområdet fra 250 W til 15 kW i kombinasjon med mange uovertruffen egenskaper og spesielt høyt nivå av energibesparende.

Installasjoner på brenselceller for backup strømforsyning gir mange fordeler for bruk i kritiske anvendelsesområder, for eksempel systemer for å sikre sikkerhet og styring av bygninger, sammenlignet med tradisjonelle autonome batterier eller dieselgeneratorer. Flytende drivstoffteknologi gjør det mulig å løse en løsning på plassering av hydrogen og gir nesten ubegrenset drift av backup strømforsyningen.

Bruken av brenselceller / celler i kommunal innenlandsk oppvarming og elektrisk generasjon

På de faste oksidbrenselcellene (TOTO), pålitelige, energieffektive og ikke-skadelige utslipp av termisk kraftverk for å generere elektrisitet og varme fra allment tilgjengelige naturgass og fornybare drivstoffkilder, bygges. Disse innovative installasjonene brukes i et bredt utvalg av markeder, fra hjemmet som genererer elektrisitet til elektrisitetsartikler til fjerntliggende områder, samt som ekstra strømforsyninger.

Bruken av brenselceller / celler i distribusjonsnettverk

Små termiske kraftverk er konstruert for å fungere i et distribuert energien generasjonsnett bestående av et stort antall små generatorinstallasjoner i stedet for en sentralisert kraftverk.

Figuren nedenfor viser tap av eleknår den utvikles på ChP og overføring til huset gjennom de tradisjonelle kraftnettene som for tiden brukes. Effektivitetstap med sentralisert trening inkluderer tap fra kraftverk, lavspenning og høyspenningsoverføring, samt tap under distribusjon.

Figuren viser resultatene av integrasjonen av små varme- og kraftverk: Elektrisitet produseres med effektivitet på opptil 60% på bruksstedet. I tillegg til dette kan husholdningen bruke varmen som genereres av brenselceller for oppvarming av vann og lokaler, noe som øker den samlede effektiviteten av drivstoffenergibehandling og øker nivået på energibesparelsen.

Bruk av brenselceller for å beskytte miljøpåponering av tilhørende petroleumsgass

En av de viktigste oppgavene i oljeindustrien er avhending av tilknyttet petroleumsgass. De eksisterende metodene for avhending av tilknyttet petroleumsgass har mange mangler, det viktigste av dem er økonomisk ulempe. Backway Petroleum Gas er brent, noe som forårsaker stor skade på økologi og helse for mennesker.

Innovative varme- og kraftverk på brenselceller ved hjelp av tilhørende petroleumsgass som drivstoff, åpner veien til en radikal og kostnadseffektiv løsning på problemene med bortskaffelse av tilknyttet petroleumsgass.

En av de viktigste fordelene med installasjoner på brenselceller er at de kan være pålitelig og motstandsdyktig mot arbeidet med å passere petroleumsgassammensetningen. Takket være en flamløs kjemisk reaksjon som ligger under driften av brenselcellen, forårsaker en reduksjon i prosentandelinnholdet, for eksempel metan, bare en tilsvarende reduksjon i utgangseffekten.
Fleksibilitet i forhold til den elektriske belastningen av forbrukere, slipp, skisse av lasten.
For montering og tilkobling av varmekraftverk på brenselceller, er implementeringen ikke pålagt å gå på kapitalkostnader, fordi Installasjoner er lett montert på uforberedte steder i nærheten av innskudd, enkelt å betjene, pålitelige og effektive.
Høy automatisering og moderne fjernkontroll krever ikke konstant å finne ansatte ved installasjonen.
Enkelhet og teknisk perfeksjon av utformingen: Mangelen på bevegelige deler, friksjon, smøresystemer gir betydelige økonomiske fordeler ved drift av installasjoner på brenselceller.
Vannforbruk: fraværende ved omgivelsestemperatur på +30 ° C og ubetydelig ved høyere temperaturer.
Vannutbytte: fraværende.
I tillegg er termiske kraftverk på brenselceller ikke støyende, ikke vibrere, ikke gi skadelige utslipp til atmosfæren