Ecology of Cognition Science and Technology: Hydrogenergi er en av de mest effektive næringene, og brenselceller holder den i forkant av innovative teknologier.

En brenselcelle er en enhet som effektivt genererer D.C. og varme fra hydrogenrikt drivstoff ved elektrokjemisk reaksjon.

En brenselcelle ligner et batteri ved at den genererer likestrøm gjennom en kjemisk reaksjon. Igjen, som et batteri, inkluderer en brenselcelle en anode, en katode og en elektrolytt. I motsetning til batterier kan imidlertid ikke brenselceller lagre elektrisk energi, tømmes ikke og trenger ikke strøm for å lade opp. Drivstoffceller kan kontinuerlig generere elektrisitet så lenge de har tilførsel av drivstoff og luft. Det riktige begrepet for å beskrive en drivende brenselcelle er et cellesystem, siden for fullverdig arbeid noen støttesystemer er påkrevd.

I motsetning til andre generatorer av elektrisitet som motorer forbrenning eller turbiner drevet av gass, kull, fyringsolje, etc., brenner ikke brenselcellene drivstoff. Dette betyr ingen støyende høytrykksrotorer, ingen høy eksosstøy, ingen vibrasjoner. Drivstoffceller genererer elektrisitet gjennom en stille elektrokjemisk reaksjon. Et annet trekk ved brenselceller er at de omdanner drivstoffets kjemiske energi direkte til elektrisitet, varme og vann.

Drivstoffceller er svært effektive og produserer ikke store mengder klimagasser som karbondioksid, metan og nitrogenoksid. De eneste utslippene som produseres av brenselceller er vann i form av damp og en liten mengde karbondioksid, som ikke slippes ut i det hele tatt hvis rent hydrogen brukes som drivstoff. Drivstoffceller settes sammen til enheter og deretter til separate funksjonelle moduler.

Hvordan brenselceller fungerer

Drivstoffceller genererer elektrisitet og varme fra en elektrokjemisk reaksjon som finner sted ved hjelp av en elektrolytt, katode og anode.

Anoden og katoden er atskilt med en elektrolytt som leder protoner. Etter at hydrogen kommer inn i anoden, og oksygen kommer inn i katoden, begynner en kjemisk reaksjon, som følge av dette elektrisitet, varme og vann. På anodekatalysatoren dissosierer og mister molekylært hydrogen elektroner. Hydrogenioner (protoner) ledes gjennom elektrolytten til katoden, mens elektronene ledes gjennom elektrolytten og passerer gjennom en ekstern elektrisk krets, og danner en likestrøm som kan brukes til å drive utstyr. På katodekatalysatoren kombineres et oksygenmolekyl med et elektron (som tilføres fra ekstern kommunikasjon) og et innkommende proton, og danner vann, som er det eneste reaksjonsproduktet (i form av damp og / eller væske).

Følgende er den tilsvarende reaksjonen:

Reaksjon ved anoden: 2H2 => 4H + + 4e-
Katodereaksjon: O2 + 4H + + 4e- => 2H2O
Generell reaksjon av elementet: 2H2 + O2 => 2H2O

Drivstoffcelletyper

I likhet med eksistensen av forskjellige typer forbrenningsmotorer, er det forskjellige typer brenselceller - valg passende type brenselcellen avhenger av bruken.Drivstoffceller er delt inn i høy temperatur og lav temperatur. Lavtemperatur brenselceller krever relativt rent hydrogen som drivstoff.

Dette betyr ofte at drivstoffbehandling er nødvendig for å konvertere det primære drivstoffet (for eksempel naturgass) til rent hydrogen. Denne prosessen krever ekstra energi og krever spesialutstyr. Høytemperatur -brenselceller trenger ikke denne tilleggsprosedyren, da de kan "omdanne" drivstoffet internt ved forhøyede temperaturer, noe som betyr at det ikke er behov for å investere i hydrogeninfrastruktur.

Drivstoffceller basert på smeltet karbonat (RKTE).

Smeltede er brenselceller med høy temperatur. Høy driftstemperatur gjør at naturgass kan brukes direkte uten drivstoffprosessor og lav oppvarmingsverdi produksjonsprosesser og fra andre kilder. Denne prosessen ble utviklet på midten av 1960-tallet. Siden den gang har produksjonsteknologi, ytelse og pålitelighet blitt forbedret.

Driften av RKTE er forskjellig fra andre brenselceller. Disse cellene bruker en elektrolytt fra en blanding av smeltede karbonatsalter. Det er for tiden to typer blandinger i bruk: litiumkarbonat og kaliumkarbonat eller litiumkarbonat og natriumkarbonat. For å smelte karbonatsalter og oppnå høy grad mobilitet av ioner i elektrolytten, oppstår driften av brenselceller med smeltet karbonatelektrolytt når høye temperaturer(650 ° C). Effektiviteten varierer mellom 60-80%.

Ved oppvarming til 650 ° C blir salter en leder for karbonationer (CO32-). Disse ionene passerer fra katoden til anoden, hvor de kombineres med hydrogen for å danne vann, karbondioksid og frie elektroner. Disse elektronene ledes tilbake til katoden gjennom en ekstern elektrisk krets, og genererer elektrisk strøm og varme som et biprodukt.

Anodereaksjon: CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e-
Katodereaksjon: CO2 + 1 / 2O2 + 2e- => CO32-
Generell reaksjon av elementet: H2 (g) + 1 / 2O2 (g) + CO2 (katode) => H2O (g) + CO2 (anode)

De høye driftstemperaturene til smeltede har visse fordeler. Ved høye temperaturer reformeres naturgass internt, noe som eliminerer behovet for en drivstoffprosessor. I tillegg inkluderer fordelene muligheten til å bruke standard konstruksjonsmaterialer som rustfritt stålplate og en nikkelkatalysator på elektrodene. Spillvarmen kan brukes til å generere høytrykksdamp til en rekke industrielle og kommersielle formål.

Høye reaksjonstemperaturer i elektrolytten har også fordeler. Bruk av høye temperaturer tar lang tid for å oppnå optimale driftsforhold, og systemet reagerer saktere på endringer i energiforbruket. Disse egenskapene tillater bruk av brenselcelleinstallasjoner med smeltet karbonatelektrolytt under konstante strømforhold. Høye temperaturer forhindrer karbonmonoksidskade på brenselcellen, "forgiftning", etc.

Brenselceller for smeltet karbonatelektrolytt er egnet for bruk i store stasjonære installasjoner. Varme- og kraftverk produseres industrielt med en fridag elektrisk strøm 2,8 MW. Installasjoner med en utgangseffekt på opptil 100 MW utvikles.

Fosforsyre brenselceller (FCTE).

Drivstoffceller basert på fosforsyre (ortofosforsyre) var de første brenselcellene for kommersielt bruk... Denne prosessen ble utviklet på midten av 1960-tallet og har blitt testet siden 1970-tallet. Siden den gang har stabiliteten blitt økt, ytelsen er redusert og kostnadene redusert.

Drivstoffceller basert på fosforsyre (ortofosforsyre) bruker en elektrolytt basert på fosforsyre (H3PO4) med en konsentrasjon på opptil 100%. Den ioniske ledningsevnen til fosforsyre er lav når lave temperaturer Av denne grunn brukes disse brenselcellene ved temperaturer opp til 150–220 ° C.

Ladestativ i brenselceller av denne typen er hydrogen (H +, proton). En lignende prosess skjer i brenselceller med en protonutvekslingsmembran (MOPTE), der hydrogenet som tilføres anoden skilles i protoner og elektroner. Protoner beveger seg gjennom elektrolytten og kombineres med oksygen fra luften ved katoden for å danne vann. Elektroner ledes gjennom en ekstern elektrisk krets og genererer en elektrisk strøm. Nedenfor er reaksjonene som genererer elektrisitet og varme.

Reaksjon ved anoden: 2H2 => 4H + + 4e-
Katodereaksjon: O2 (g) + 4H + + 4e- => 2H20
Generell reaksjon av elementet: 2H2 + O2 => 2H2O

Effektiviteten til brenselceller basert på fosforsyre (ortofosforsyre) er mer enn 40% ved generering av elektrisk energi. Med kombinert varme- og kraftproduksjon er den totale effektiviteten rundt 85%. I tillegg, gitt driftstemperaturene, kan spillvarmen brukes til å varme opp vann og generere damp ved atmosfærisk trykk.

Den høye ytelsen til termiske kraftverk på brenselceller basert på fosforsyre (ortofosforsyre) i kombinert produksjon av varme og elektrisitet er en av fordelene med denne typen brenselceller. Plantene bruker karbonmonoksid med en konsentrasjon på omtrent 1,5%, noe som utvider drivstoffvalget betydelig. I tillegg påvirker CO2 ikke elektrolytten og driften av brenselcellen; denne typen celler fungerer med reformert naturlig drivstoff. Enkel konstruksjon, lav elektrolyttflyktighet og økt stabilitet er også fordeler med denne typen brenselceller.

Termiske kraftverk med en utgangseffekt på opptil 400 kW produseres industrielt. De 11 MW -enhetene er testet tilsvarende. Installasjoner med en utgangseffekt på opptil 100 MW utvikles.

Membranprotonbytter brenselceller (MOPTE)

Membranbrenselceller regnes som den beste typen brenselceller for å generere bilkraft, som kan erstatte bensin- og dieselforbrenningsmotorer. Disse brenselcellene ble først brukt av NASA for Gemini -programmet. I dag utvikles og demonstreres MOPTE -enheter med en kapasitet fra 1W til 2 kW.

Disse brenselcellene bruker en solid polymermembran (tynn plastfilm) som elektrolytt. Når den er impregnert med vann, lar denne polymeren protoner passere, men leder ikke elektroner.

Drivstoffet er hydrogen, og ladingsbæreren er et hydrogenion (proton). Ved anoden er et hydrogenmolekyl delt i et hydrogenion (proton) og elektroner. Hydrogenioner passerer gjennom elektrolytten til katoden, mens elektroner beveger seg rundt den ytre sirkelen og produserer elektrisk energi. Oksygen, som tas fra luften, mates til katoden og kombineres med elektroner og hydrogenioner for å danne vann. Følgende reaksjoner forekommer på elektrodene:

Reaksjon ved anoden: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e-
Katodereaksjon: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH-
Generell reaksjon av elementet: 2H2 + O2 => 2H2O

Sammenlignet med andre typer brenselceller, produserer protonbyttemembranbrenselceller mer energi for 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, noe som muliggjør rask oppstart av driften. Disse egenskapene, så vel som evnen til raskt å endre energiproduksjonen, er bare noen av funksjonene som gjør disse brenselcellene til en førsteklasses kandidat for kjøretøybruk.

En annen fordel er at elektrolytten er en fast, ikke en flytende, substans. Å holde gasser ved katoden og anoden er lettere med en solid elektrolytt, og derfor er slike brenselceller billigere å produsere. Sammenlignet med andre elektrolytter, ved bruk av en fast elektrolytt, er det ingen vanskeligheter som orientering, det er mindre problemer på grunn av korrosjonens utseende, noe som fører til større holdbarhet av elementet og dets komponenter.

Faste oksidbrenselceller (SOFC)

Faste oksydbrenselceller er brenselcellene med den høyeste driftstemperaturen. Arbeidstemperatur kan variere fra 600 ° C til 1000 ° C, noe som tillater bruk av forskjellige typer drivstoff uten spesielle forbehandling... For å håndtere slike høye temperaturer er elektrolytten som brukes et tynt, keramisk basert massivt metalloksid, ofte en legering av yttrium og zirkonium, som er en leder av oksygen (O2-) ioner. Teknologien for bruk av brenselceller med fast oksid har utviklet seg siden slutten av 1950 -tallet. og har to konfigurasjoner: plan og rørformet.

Fast elektrolytt gir en hermetisk lukket overgang av gass fra en elektrode til en annen, mens flytende elektrolytter er plassert i et porøst underlag. Ladebæreren i denne typen brenselceller er et oksygenion (O2-). Ved katoden skilles oksygenmolekyler fra luften inn i et oksygenion og fire elektroner. Oksygenioner passerer gjennom elektrolytten og kombineres med hydrogen for å danne fire frie elektroner. Elektroner ledes gjennom en ekstern elektrisk krets som genererer elektrisk strøm og spillvarme.

Reaksjon ved anoden: 2H2 + 2O2- => 2H2O + 4e-
Katodereaksjon: O2 + 4e- => 2O2-
Generell reaksjon av elementet: 2H2 + O2 => 2H2O

Effektiviteten til den genererte elektriske energien er den høyeste av alle brenselceller - omtrent 60%. I tillegg gjør de høye driftstemperaturene at kombinert varme- og kraftproduksjon kan generere høytrykksdamp. Kombinere en høy temperatur brenselcelle med en turbin skaper en hybrid brenselcelle for forbedre effektiviteten generere elektrisk energi opptil 70%.

Faste oksydbrenselceller opererer ved svært høye temperaturer (600 ° C - 1000 ° C), noe som tar lang tid å oppnå optimale driftsforhold, og systemet reagerer saktere på endringer i energiforbruket. Ved så høye driftstemperaturer er det ikke nødvendig med en omformer for å utvinne hydrogen fra drivstoff, noe som gjør at termisk kraftverk kan fungere med relativt urent drivstoff som følge av forgassing av kull eller avgasser og lignende. Denne brenselcellen er også utmerket for høy effekt, inkludert industrielle og store sentrale kraftverk. Moduler med en utgangseffekt på 100 kW produseres kommersielt.

Direkte metanoloksydasjonsbrenselceller (POMTE)

Teknologien for bruk av brenselceller med direkte metanoloksidasjon gjennomgår en periode med aktiv utvikling. Det har vellykket etablert seg innen strømforsyning av mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, samt for å lage bærbare strømkilder. hva den fremtidige bruken av disse elementene er rettet mot.

Utformingen av brenselceller med direkte metanoloksidasjon ligner brenselceller med protonbyttermembran (MOPTE), dvs. en polymer brukes som en elektrolytt, og et hydrogenion (proton) brukes som en ladningsbærer. Imidlertid oksiderer flytende metanol (CH3OH) i nærvær av vann ved anoden med frigjøring av CO2, hydrogenioner og elektroner, som ledes gjennom en ekstern elektrisk krets og genererer derved en elektrisk strøm. Hydrogenioner passerer gjennom elektrolytten og reagerer med oksygen fra luften og elektroner fra den eksterne kretsen for å danne vann ved anoden.

Reaksjon ved anoden: CH3OH + H2O => CO2 + 6H + + 6e-
Katodereaksjon: 3 / 2O2 + 6H + + 6e- => 3H2O
Generell reaksjon av elementet: CH3OH + 3 / 2O2 => CO2 + 2H2O

Utviklingen av disse brenselcellene begynte på begynnelsen av 1990 -tallet. Med utviklingen av forbedrede katalysatorer og andre nyere innovasjoner, har effekttetthet og effektivitet blitt økt til 40%.

Disse elementene ble testet i et temperaturområde på 50-120 ° C. Med sine lave driftstemperaturer og ikke behov for en omformer, er direkte metanol -brenselceller den beste kandidaten for applikasjoner i både mobiltelefoner og andre forbruksvarer og bilmotorer. Fordelen med denne typen brenselcelle er dens lille størrelse, på grunn av bruk av flytende drivstoff, og du trenger ikke å bruke en omformer.

Alkaliske brenselceller (SHFC)

Alkaliske brenselceller (ALFC) er en av de mest studerte teknologiene som har blitt brukt siden midten av 1960-tallet. av NASA i programmene Apollo og romfergen. Ombord på disse romskip brenselceller genererer elektrisk energi og drikker vann... Alkaliske brenselceller er et av de mest effektive elementene som brukes til å generere elektrisitet, og kraftproduksjonseffektiviteten når opptil 70%.

Alkaliske brenselceller bruker en elektrolytt, det vil si en vandig løsning av kaliumhydroksyd som finnes i en porøs stabilisert matrise. Konsentrasjonen av kaliumhydroksid kan variere avhengig av driftstemperaturen til brenselcellen, som varierer fra 65 ° C til 220 ° C. Ladebæreren i SHFC er et hydroksylion (OH-), som beveger seg fra katoden til anoden, hvor den reagerer med hydrogen, produserer vann og elektroner. Vannet som produseres ved anoden beveger seg tilbake til katoden og genererer igjen hydroksylioner der. Denne serien med reaksjoner i brenselcellen produserer elektrisitet og, som et biprodukt, varme:

Reaksjon ved anoden: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e-
Katodereaksjon: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH-
Generelt systemrespons: 2H2 + O2 => 2H2O

Fordelen med SHFC er at disse brenselcellene er de billigste å produsere, siden katalysatoren som trengs på elektrodene kan være noen av stoffene som er billigere enn de som brukes som katalysatorer for andre brenselceller. I tillegg opererer SHFC ved en relativt lav temperatur og er en av de mest effektive brenselcellene - slike egenskaper kan følgelig bidra til akselerasjon av kraftproduksjon og høy drivstoffeffektivitet.

En av karakteristiske trekk SHCHE - høy følsomhet for CO2, som kan finnes i drivstoff eller luft. CO2 reagerer med elektrolytten, forgifter den raskt og reduserer effektiviteten til brenselcellen. Derfor er bruken av SHTE begrenset til lukkede rom, for eksempel plass og undervannsbiler, de må operere på rent hydrogen og oksygen. Videre er molekyler som CO, H2O og CH4, som er trygge for andre brenselceller, og til og med drivstoff for noen av dem, skadelige for SHFC.

Polymerelektrolyttbrenselceller (PETE)

Når det gjelder polymerelektrolyttbrenselceller, består polymermembranen av polymerfibre med vannområder der det er ledningsevne for vannioner H2O + (proton, rød) er festet til vannmolekylet. Vannmolekyler utgjør et problem på grunn av deres langsomme ionebytte. Derfor kreves en høy konsentrasjon av vann både i drivstoffet og ved utløpselektrodene, noe som begrenser driftstemperaturen til 100 ° C.

Faste syrebrenselceller (TKTE)

I brenselceller med fast syre inneholder ikke elektrolytten (CsHSO4) vann. Driftstemperaturen er derfor 100-300 ° C. Rotasjonen av oksyanionene SO42-lar protonene (røde) bevege seg som vist på figuren.

Vanligvis er en fast syre brenselcelle en sandwich der veldig tynt lag fast syreforbindelse plasseres mellom to tett komprimerte elektroder for å gi god kontakt... Ved oppvarming fordamper den organiske komponenten og går ut gjennom porene i elektrodene, og beholder evnen til flere kontakter mellom drivstoffet (eller oksygen i den andre enden av cellene), elektrolytten og elektrodene.

Drivstoffcelletype	Arbeidstemperatur	Kraftproduksjonseffektivitet	Drivstoff type	Bruksområde
RKTE	550-700 ° C	50-70%		Middels og store installasjoner
FKTE	100-220 ° C	35-40%	Rent hydrogen	Store installasjoner
MOPTE	30-100 ° C	35-50%	Rent hydrogen	Små installasjoner
SOFC	450-1000 ° C	45-70%	De fleste hydrokarbondrivstoff	Små, mellomstore og store installasjoner
POMTE	20-90 ° C	20-30%	Metanol	Bærbare installasjoner
SHTE	50-200 ° C	40-65%	Rent hydrogen	Utforsking av verdensrommet
PETE	30-100 ° C	35-50%	Rent hydrogen	Små installasjoner

Bli med oss ​​på

De drives av US National Aeronautics and Space Administration (NASA) romfartøy. De leverer strøm til datamaskinene til First National Bank i Omaha. De brukes på noen offentlige bybusser i Chicago.

Dette er alle brenselceller. Drivstoffceller er elektrokjemiske enheter som genererer elektrisitet uten å brenne - kjemisk, omtrent som batterier. Den eneste forskjellen er at de bruker andre kjemiske substanser, hydrogen og oksygen, og produktet av en kjemisk reaksjon er vann. Naturgass kan også brukes, men når du bruker hydrokarbonbrensel, er selvfølgelig et visst nivå av karbondioksidutslipp uunngåelig.

Fordi brenselceller kan fungere effektivt og uten skadelige utslipp, har de store løfter om en bærekraftig energikilde som vil bidra til å redusere utslipp av klimagasser og andre miljøgifter. Den største hindringen for utbredt bruk av brenselceller er de høye kostnadene sammenlignet med andre enheter som genererer elektrisitet eller driver kjøretøy.

Utviklingens historie

De første brenselcellene ble demonstrert av Sir William Groves i 1839. Groves viste at elektrolyseprosessen - splittingen av vann til hydrogen og oksygen med en elektrisk strøm - er reversibel. Det vil si at hydrogen og oksygen kan kombineres kjemisk for å danne elektrisitet.

Etter at dette ble demonstrert, skyndte mange forskere seg til å studere brenselceller med iver, men oppfinnelsen av forbrenningsmotoren og utviklingen av infrastruktur for utvinning av oljereserver i andre halvdel av det nittende århundre etterlot utviklingen av brenselceller langt bak . Utviklingen av brenselceller ble ytterligere begrenset av de høye kostnadene.

Utbruddet av utvikling av brenselceller kom på 1950 -tallet, da NASA henvendte seg til dem i forbindelse med det nye behovet for en kompakt kraftgenerator for romfart. Midlene ble investert, og som et resultat ble Apollo og Gemini flyvninger utført på brenselceller. Romfartøy blir også drevet av brenselceller.

Drivstoffceller er fortsatt stort sett en eksperimentell teknologi, men flere selskaper selger dem allerede på det kommersielle markedet. Bare de siste nesten ti årene har det vært betydelige fremskritt innen kommersiell brenselcelleteknologi.

Hvordan fungerer en brenselcelle

Drivstoffceller er som lagringsbatterier - de genererer elektrisitet gjennom en kjemisk reaksjon. I motsetning brenner forbrenningsmotorer drivstoff og genererer dermed varme, som deretter omdannes til mekanisk energi. Med mindre varmen fra avgassene brukes på en eller annen måte (for eksempel til oppvarming eller klimaanlegg), kan effektiviteten til forbrenningsmotoren sies å være ganske lav. For eksempel forventes effektiviteten til brenselceller i et kjøretøy - et prosjekt som er under utvikling - å være mer enn det dobbelte av effektiviteten til dagens typiske bensinmotorer som brukes i biler.

Selv om både batterier og brenselceller genererer elektrisitet kjemisk, gjør de to ting perfekt. forskjellige funksjoner... Batterier er lagrede energienheter: elektrisiteten de genererer er et resultat av en kjemisk reaksjon fra et stoff som allerede er inne i dem. Drivstoffceller lagrer ikke energi, men konverterer noe av energien fra eksternt levert drivstoff til elektrisitet. I denne forbindelse er en brenselcelle mer som et konvensjonelt kraftverk.

Det finnes flere forskjellige typer brenselceller. Den enkleste brenselcellen består av en spesiell membran kjent som en elektrolytt. Pulveriserte elektroder påføres på begge sider av membranen. Denne konstruksjonen - en elektrolytt omgitt av to elektroder - er et eget element. Hydrogen strømmer til den ene siden (anoden) og oksygen (luft) til den andre (katoden). Ulike kjemiske reaksjoner finner sted ved hver elektrode.

Ved anoden henfaller hydrogen til en blanding av protoner og elektroner. I noen brenselceller er elektrodene omgitt av en katalysator, vanligvis laget av platina eller andre edle metaller, som letter dissosieringsreaksjonen:

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

H2 = diatomisk hydrogenmolekyl, form, in

hvilket hydrogen er tilstede i form av en gass;

H + = ionisert hydrogen, dvs. proton;

e- = elektron.

Driften av en brenselcelle er basert på det faktum at elektrolytten passerer protoner gjennom seg selv (mot katoden), men elektroner gjør det ikke. Elektronene beveger seg til katoden langs en ekstern ledende krets. Denne bevegelsen av elektroner er en elektrisk strøm som kan brukes til å drive ekstern enhet koblet til en brenselcelle som en elektrisk motor eller lyspære. Denne enheten blir ofte referert til som en "last".

På katodesiden av brenselcellen "gjenforenes" protoner (som har passert gjennom elektrolytten) og elektroner (som har passert gjennom en ekstern belastning) og reagerer med oksygenet som tilføres katoden for å danne vann, H2O:

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

Den totale responsen i brenselcellen er skrevet som følger:

2H2 + O2 ==> 2H2O.

I sitt arbeid bruker brenselceller hydrogenbrensel og oksygen fra luften. Hydrogenet kan tilføres direkte eller ved ekstraksjon fra en ekstern drivstoffkilde som naturgass, bensin eller metanol. Når det gjelder en ekstern kilde, må den transformeres kjemisk for å ekstrahere hydrogen. Denne prosessen kalles "reformering". Hydrogen kan også hentes fra ammoniakk, alternative ressurser som gass fra bydeponi og renseanlegg, og vannelektrolyse, som bruker elektrisitet til å bryte ned vann til hydrogen og oksygen. De fleste brenselcelleteknologier innen transport i dag bruker metanol.

For drivstoffreformering for å produsere hydrogen til brenselceller, forskjellige midler... Det amerikanske energidepartementet har utviklet et drivstoffsystem inne i en bensinreformator for å levere hydrogen til en selvstendig brenselcelle. Forskere ved Pacific Northwest National Laboratory i USA har demonstrert et kompakt reformatorbrenselverk en tiendedel av størrelsen på en strømforsyningsenhet. Et amerikansk forsyningsselskap, Northwest Power Systems og Sandia National Laboratory har demonstrert en drivstoffreformator som konverterer diesel til hydrogen til brenselceller.

Individuelt produserer brenselcellene omtrent 0,7-1,0 volt hver. For å øke spenningen er elementene satt sammen i en "kaskade", dvs. E. seriell tilkobling. For å skape mer strøm er sett med kaskaderelementer koblet parallelt. Hvis du kombinerer kaskadene av brenselceller med et drivstoffsystem, et luft- og kjølesystem og et kontrollsystem, får du en brenselcellemotor. Denne motoren kan drive et kjøretøy, et stasjonært kraftverk eller en bærbar elektrisk generator6. Drivstoffcellemotorer er forskjellige størrelser avhengig av formålet, typen brenselcelle og drivstoffet som brukes. For eksempel er størrelsen på hvert av de fire separate 200 kW stasjonære kraftverkene som er installert på en bank i Omaha omtrent på størrelse med en lastebiltrailer.

applikasjoner

Drivstoffceller kan brukes i både stasjonære og mobile enheter. Som svar på strengere amerikanske utslippsforskrifter har bilprodusenter inkludert DaimlerChrysler, Toyota, Ford, General Motors, Volkswagen, Honda og Nissan eksperimentert og demonstrert drivstoffcellebiler. De første kommersielle brenselcellebilene forventes å komme på veien i 2004 eller 2005.

En viktig milepæl i brenselcelleteknologiens historie var demonstrasjonen i juni 1993 av Ballard Power Systems eksperimentelle 32-fots bybuss drevet av en 90 kilowatt hydrogen brenselcellemotor. Siden den gang har mange forskjellige typer og forskjellige generasjoner av personbiler med drivstoffcelle som kjører på forskjellige drivstoff. Siden slutten av 1996 har tre hydrogenbilceller golfbiler vært i bruk i Palm Desert, California. På veiene i Chicago, Illinois; Vancouver, Britisk Columbia; og Oslo, Norge tester bybusser med brenselceller. Alkaliske brenselcelle -drosjer testes på gater i London.

Stasjonære installasjoner som bruker brenselcelleteknologi blir også demonstrert, men de er ennå ikke mye brukt kommersielt. The First National Bank of Omaha i Nebraska bruker et brenselcellesystem for å drive datamaskiner, da det er mer pålitelig enn gammelt system drives fra strømnettet med et nødbatteri. Den største i verden kommersielt system brenselcelle med en kapasitet på 1,2 MW vil snart bli installert i et postbehandlingssenter i Alaska. Bærbare datamaskiner for brenselceller, kontrollsystemer for renseanlegg og salgsautomater blir også testet og demonstrert.

"Fordeler og ulemper"

Drivstoffceller har flere fordeler. Mens effektivitet moderne motorer forbrenning er bare 12-15%, for brenselceller er dette forholdet 50%. Effektiviteten til brenselceller kan forbli på et ganske høyt nivå, selv når de ikke brukes med full nominell effekt, noe som er en betydelig fordel i forhold til bensinmotorer.

Den modulære utformingen av brenselceller betyr at kapasiteten til et brenselcellekraftverk kan økes ganske enkelt ved å legge til noen flere etapper. Dette minimerer kapasitetsutnyttelsesfaktoren, noe som gir et bedre samsvar mellom tilbud og etterspørsel. Siden effektiviteten til en brenselcellebunke bestemmes av ytelsen til de enkelte cellene, fungerer små brenselcellekraftverk like effektivt som store. I tillegg kan spillvarme fra stasjonære brenselcellesystemer brukes til å varme vann og rom, noe som øker energieffektiviteten ytterligere.

Når du bruker brenselceller, er det praktisk talt ingen skadelige utslipp. Når motoren går på rent hydrogen, genereres bare varme og ren vanndamp som biprodukter. Så på romskip drikker astronauter vann, som dannes som et resultat av driften av brenselceller ombord. Utslippets sammensetning avhenger av hydroginkildens beskaffenhet. Bruk av metanol gir null nitrogenoksider og karbonmonoksidutslipp og bare små hydrokarbonutslipp. Utslippene øker etter hvert som vi går over fra hydrogen til metanol og bensin, men selv med bensin vil utslippene forbli ganske lave. Uansett ville det å erstatte dagens tradisjonelle forbrenningsmotorer med brenselceller resultere i en samlet reduksjon i CO2- og nitrogenoksidutslipp.

Bruken av brenselceller gir energiinfrastrukturen fleksibilitet og skaper tilleggsfunksjoner for desentralisert strømproduksjon. Flertallet desentraliserte energikilder gjør det mulig å redusere tap under overføring av elektrisitet og utvikle energimarkeder (som er spesielt viktig for fjerntliggende og landlige områder, i fravær av tilgang til kraftledninger). Ved hjelp av brenselceller kan individuelle innbyggere eller nabolag forsyne seg selv med det meste av strømmen og dermed øke effektiviteten i bruken betydelig.

Drivstoffceller gir energi Høy kvalitet og økt pålitelighet. De er holdbare, de har ingen bevegelige deler, og de produserer en konstant mengde energi.

Brenselcelleteknologi trenger imidlertid ytterligere forbedringer for å øke produktiviteten, redusere kostnadene og dermed gjøre brenselcellene konkurransedyktige med andre energiteknologier. Det skal bemerkes at når man vurderer kostnadskarakteristikkene til energiteknologier, bør sammenligninger gjøres på grunnlag av alle de teknologiske egenskapene, inkludert driftskostnader, forurensende utslipp, energikvalitet, holdbarhet, avvikling og fleksibilitet.

Selv om hydrogengass er det beste drivstoffet, er det ingen infrastruktur eller transportbase for det ennå. I nær fremtid for å gi kraftverk hydrogenkilder i form av bensin, metanol eller naturgass, eksisterende systemer fossilt drivstoff (bensinstasjoner, etc.). Dette ville eliminere behovet for dedikerte hydrogenpåfyllingsstasjoner, men det ville kreve at en fossil-til-hydrogen-omformer ("reformer") ble installert på hvert kjøretøy. Ulempen med denne tilnærmingen er at den bruker fossilt brensel og dermed resulterer i karbondioksidutslipp. Metanol, for tiden ledende kandidat, genererer færre utslipp enn bensin, men det vil kreve større kapasitet på kjøretøyet ettersom det tar opp dobbelt så mye mer plass med samme energiinnhold.

I motsetning til forsyningssystemer for fossilt brensel, kan sol- og vindsystemer (ved hjelp av elektrisitet for å lage hydrogen og oksygen fra vann) og direkte fotokonversjonssystemer (ved bruk av halvledermaterialer eller enzymer for å produsere hydrogen) levere hydrogen uten et reformeringstrinn, og derfor kan ekstreme høyder være unngått skadelige stoffer, som observeres ved bruk av metanol eller bensinbrenselceller. Hydrogenet kan lagres og konverteres til elektrisitet i brenselcellen etter behov. Fremover vil kombinasjon av brenselceller med denne typen fornybar energi sannsynligvis være en effektiv strategi for å sikre produktiv, miljøvennlig og universell kilde energi.

IEER anbefaler at lokale, føderale og statlige myndigheter tildeler en del av budsjettene for transportinnkjøp til drivstoffcellebiler samt stasjonære systemer brenselcelle for å levere varme og elektrisitet til noen av de viktige eller nye bygningene. Dette vil bidra til å utvikle vital teknologi og redusere klimagassutslipp.

En brenselcelle er en enhet som effektivt genererer varme og likestrøm gjennom en elektrokjemisk reaksjon og bruker hydrogenrikt drivstoff. I prinsippet ligner det på et batteri. Strukturelt er brenselcellen representert med en elektrolytt. Hva er det bemerkelsesverdig for? I motsetning til de samme batteriene lagrer ikke hydrogenbrenselceller elektrisk energi, trenger ikke elektrisitet for å lade opp og lades ikke ut. Celler fortsetter å generere elektrisitet så lenge de har tilførsel av luft og drivstoff.

Særegenheter

Forskjellen mellom brenselceller og andre kraftgeneratorer er at de ikke brenner drivstoff under drift. På grunn av denne funksjonen trenger de ikke høytrykksrotorer, ikke avgir høy støy og vibrasjoner. Elektrisitet i brenselceller genereres av en stille elektrokjemisk reaksjon. Den kjemiske energien til drivstoffet i slike enheter omdannes direkte til vann, varme og elektrisitet.

Drivstoffceller er forskjellige høy effektivitet og slipper ikke ut mye klimagasser. Utslippsproduktet under celledriften er en liten mengde vann i form av damp og karbondioksid, som ikke slippes ut hvis rent hydrogen brukes som drivstoff.

Utseendeens historie

På 1950- og 1960-tallet provoserte NASAs nye behov for energikilder for langsiktige romoppdrag en av de mest kritiske oppgavene for brenselceller som eksisterte på den tiden. Alkaliske celler bruker oksygen og hydrogen som drivstoff, som under en elektrokjemisk reaksjon omdannes til biprodukter som er nyttige under romfart - elektrisitet, vann og varme.

Drivstoffceller ble først oppdaget på begynnelsen av 1800 -tallet - i 1838. Samtidig dukket den første informasjonen om deres effektivitet opp.

Arbeidet med brenselceller ved bruk av alkaliske elektrolytter begynte på slutten av 1930 -tallet. Celler med nikkelbelagte elektroder under høytrykk ble oppfunnet bare i 1939. Under andre verdenskrig ble det utviklet brenselceller for britiske ubåter, bestående av alkaliske celler med en diameter på omtrent 25 centimeter.

Interessen for dem økte på 1950- og 1980 -tallet, preget av mangel på fyringsolje. Land rundt om i verden har begynt å takle luftforurensning og miljøet med sikte på å utvikle seg miljømessig trygge måter mottar strøm. Teknologien for produksjon av brenselceller er for tiden under aktiv utvikling.

Driftsprinsipp

Varme og elektrisitet genereres av brenselcellene som et resultat av en elektrokjemisk reaksjon ved bruk av katoden, anoden og elektrolytten.

Katoden og anoden er atskilt med en protonledende elektrolytt. Etter tilførsel av oksygen til katoden og hydrogen til anoden utløses en kjemisk reaksjon, noe som resulterer i varme, strøm og vann.

Dissosierer på anodekatalysatoren, noe som fører til tap av elektroner. Hydrogenioner kommer inn i katoden gjennom elektrolytten, mens elektroner passerer gjennom det ytre elektrisk nettverk og opprett en konstant strøm som brukes til å drive utstyret. Oksygenmolekylet på katodekatalysatoren kombineres med et elektron og et innkommende proton, som til slutt danner vann, som er det eneste produktet av reaksjonen.

Typer

Valget av en bestemt type brenselcelle avhenger av bruksområdet. Alle brenselceller faller i to hovedkategorier - høy temperatur og lav temperatur. Sistnevnte bruker rent hydrogen som drivstoff. Slike enheter krever vanligvis omdannelse av det primære drivstoffet til rent hydrogen. Prosessen utføres ved hjelp av spesialutstyr.

Høytemperatur-brenselceller trenger ikke dette fordi de omdanner drivstoff ved forhøyede temperaturer, noe som eliminerer behovet for en hydrogeninfrastruktur.

Prinsippet for drift av hydrogenbrenselceller er basert på omdannelse av kjemisk energi til elektrisk energi uten ineffektive forbrenningsprosesser og transformasjon av termisk energi til mekanisk energi.

Generelle begreper

Hydrogenbrenselceller er elektrokjemiske enheter som genererer elektrisitet gjennom svært effektiv "kald" forbrenning av drivstoff. Det finnes flere typer slike enheter. Den mest lovende teknologien anses å være hydrogen-luft-brenselceller utstyrt med en PEMFC-protonbyttermembran.

Den protonledende polymermembranen er designet for å skille to elektroder - katoden og anoden. Hver av dem er representert av en karbonmatrise med en katalysator avsatt på den. dissosierer på anodekatalysatoren og donerer elektroner. Kationer ledes til katoden gjennom membranen, men elektronene overføres til den eksterne kretsen, siden membranen ikke er designet for å overføre elektroner.

Oksygenmolekylet på katodekatalysatoren kombineres med et elektron fra den elektriske kretsen og et innkommende proton, som til slutt danner vann, som er det eneste produktet av reaksjonen.

Hydrogenbrenselceller brukes til å produsere membran-elektrode-enheter, som fungerer som de viktigste genererende elementene i energisystemet.

Fordeler med hydrogenbrenselceller

Blant dem bør fremheves:

• Økt spesifikk varmekapasitet.
• Bredt driftstemperaturområde.
• Ingen vibrasjoner, støy og varmeflekker.
• Kaldstart pålitelighet.
• Ingen selvutladning, noe som sikrer lang energilagringstid.
• Ubegrenset autonomi på grunn av muligheten til å justere energiforbruket ved å endre antall drivstoffpatroner.
• Tilbyr nesten hvilken som helst energiintensitet på grunn av en endring i kapasiteten til hydrogenlageret.
• Lang levetid.
• Stille og miljøvennlig arbeid.
• Høy level energiintensitet.
• Toleranse overfor fremmede urenheter i hydrogen.

Bruksområde

Takk til høy effektivitet Hydrogenbrenselceller brukes på forskjellige felt:

• Bærbar ladeenhet.
• Strømforsyningssystemer for UAV -er.
• Uavbrutt strømforsyning.
• Andre enheter og utstyr.

Utsikter til hydrogenenergi

Utbredt bruk av brenselceller basert på hydrogenperoksid vil bare være mulig etter at det er opprettet en effektiv metode for produksjon av hydrogen. Nye ideer kreves for å ta teknologien i bruk, med store forhåpninger knyttet til begrepet biodrivstoffceller og nanoteknologi. Noen selskaper har relativt nylig lansert effektive katalysatorer basert på forskjellige metaller, samtidig som det dukket opp informasjon om opprettelse av brenselceller uten membraner, noe som gjorde det mulig å redusere produksjonskostnadene betydelig og forenkle utformingen av slike enheter. Fordelene og egenskapene til hydrogenbrenselceller oppveier ikke deres største ulempe - høye kostnader, spesielt i sammenligning med hydrokarbonanordninger. Opprettelsen av ett hydrogenkraftverk krever minst 500 tusen dollar.

Hvordan montere en hydrogenbrenselcelle?

En brenselcelle med lav effekt kan opprettes uavhengig i et vanlig hjem eller skolelaboratorium. Materialene som brukes er en gammel gassmaske, biter av plexiglass, en vandig løsning av etylalkohol og alkali.

Kroppen til en hydrogenbrenselcelle er laget for hånd av plexiglass med en tykkelse på minst fem millimeter. Skillevegger mellom rom kan være tynnere - omtrent 3 millimeter. Plexiglass limes spesielt lim laget av kloroform eller dikloretan og plexiglassspon. Alt arbeid utføres bare når hetten er i gang.

I hullets yttervegg bores et hull med en diameter på 5-6 centimeter, hvori en gummipropp og et dreneringsrør settes inn. Aktivt karbon fra gassmasken helles i det andre og fjerde rommet i brenselcellekroppen - det vil bli brukt som en elektrode.

Drivstoffet vil bli sirkulert i det første kammeret, mens det femte er fylt med luft, hvorfra oksygen vil bli tilført. Elektrolytten, som helles mellom elektrodene, er impregnert med en oppløsning av parafin og bensin for å forhindre at den kommer inn i luftkammeret. Kobberplater med ledninger loddet til dem er plassert på kullaget, gjennom hvilket strømmen vil bli ledet.

Den samlede hydrogenbrenselcellen fylles med vodka fortynnet med vann i forholdet 1: 1. Kaliumhydroksyd tilsettes forsiktig til den resulterende blandingen: 70 gram kalium oppløses i 200 gram vann.

Før du tester brenselcellen på hydrogen, helles drivstoffet i det første kammeret og elektrolytten i det tredje. Lesingen av voltmeteret som er koblet til elektrodene, bør variere fra 0,7 til 0,9 volt. For å sikre kontinuerlig drift av cellen må det brukte drivstoffet tømmes, og nytt drivstoff må helles gjennom gummirøret. Ved å klemme på røret justeres drivstofftilførselshastigheten. Slike hjemmemonterte hydrogenbrenselceller har liten kraft.

Drivstoffcelle nr. 1 - Heart of the Matter (oppgave Womb of Matter)
Aloy sin aller første brenselcelle vil bli funnet før han går inn i en helt åpen verden. Etter innvielsen vil vår heltinne befinne seg i morens hjerte, Hora -stammens hellige sted og matriarkenes bolig.

Etter å ha stått opp fra sengen, vil Aloy gå suksessivt gjennom flere rom og i et av dem snuble over en forseglet dør som ikke kan åpnes. Se deg rundt - det vil være et ventilasjonssjakt i nærheten, dekorert med brennende lys. Du er der.

Etter å ha passert langs gruven, befinner du deg bak en låst dør. Se på gulvet ved siden av lysene og den veggmonterte mystery -boksen - det er her brenselcellen ligger.

Viktig: Hvis du ikke henter denne brenselcellen nå, vil du kunne komme til dette stedet igjen bare på de senere stadiene av spillet, etter å ha fullført søket "Heart of the Hora".

Drivstoffcelle nr. 2 - Ruiner
Eloy har allerede vært i disse ruinene - hun falt her som barn. Etter å ha fullført initieringen, er det verdt å huske barndommen din og komme tilbake hit igjen - for å få den andre brenselcellen.

Inngangen til ruinene ser slik ut, hopp dristig.

Du trenger det første nivået av ruinene, det høyre bunnområdet, markert med lilla på kartet. Det er en dør her som Aloy vil åpne med spydet.

Etter å ha passert gjennom døren, klatre i trappene og ta til høyre - Eloy klarte ikke å komme seg gjennom disse stalaktittene i ungdommen, men nå har hun et argument. Ta ut spydet igjen og bryt stalaktittene - banen er klar, det gjenstår å ta brenselcellen som ligger på bordet.

Drivstoffcelle nr. 3 - Hovedgrense (sett hovedgrense)
Vi er på vei nordover. Under historieoppgaven utforsker Master Aloy's Reach de gigantiske ruinene til Forerunners. Det er en annen brenselcelle gjemt på tolvte nivå av ruinene.

Du trenger ikke bare å klatre til det øvre nivået av ruinene, men også å klatre litt høyere. Klatre den overlevende delen av bygningen til du befinner deg på et lite område åpent for all vind.

Det er her den tredje brenselcellen ligger. Det gjensto å gå ned.

Drivstoffcelle # 4 - Treasure of Death (tildeling av Treasure of Death)
Denne brenselcellen er også skjult i den nordlige delen av kartet, men den er mye nærmere landene til Hora -stammen. Eloy vil også falle her under passasjen av historieoppdraget.

For å komme til elementet, må Aloy gjenopprette energiforsyningen til den forseglede døren på tredje nivå av stedet.

For å gjøre dette må du løse et lite puslespill - på et nivå under døren er det to blokker med fire regulatorer.

La oss først håndtere venstre blokk med regulatorer. Den første regulatoren skal "se" opp, den andre "til høyre", den tredje "til venstre", den fjerde "ned".

Vi passerer til høyre blokk. Du berører ikke de to første knottene, den tredje og fjerde knotten skal peke ned.

Vi stiger ett nivå opp - her er den siste blokken med regulatorer. Riktig rekkefølge er: opp, ned, venstre, høyre.

Hvis du gjør alt riktig, vil alle kontrollene endre farge til turkis, strømforsyningen gjenopprettes. Klatre tilbake til døren og åpne den - det er den neste brenselcellen.

Drivstoffcelle nr. 5 - GAIA PRIME (oppgaven til Fallen Mountain)
Til slutt, den siste brenselcellen - og igjen i historien. Eloy går til ruinene av GAIA PRIME.

Vær spesielt forsiktig når du kommer til tredje nivå. På et tidspunkt, foran Eloy, vil det være en attraktiv avgrunn, som du kan stige ned på et tau - du trenger ikke dit.

Bedre å svinge til venstre og utforske den skjulte grotten, du kan komme inn i den hvis du går nedover skråningen på fjellet.

Gå inn og gå frem til slutten. I det siste rommet til høyre vil det være et stativ som den siste brenselcellen ligger på.

Nissan hydrogen brenselcelle

Hvert år blir mobilelektronikk forbedret og blir mer utbredt og mer tilgjengelig: PDAer, bærbare datamaskiner, mobile og digitale enheter, fotorammer, etc. Alle oppdateres stadig med nye funksjoner, store skjermer, trådløs kommunikasjon, mer sterke prosessorer, mens den reduseres i størrelse. Kraftteknologi, i motsetning til halvlederteknologi, med sprang og grenser ikke gå.

De tilgjengelige batteriene og akkumulatorene for å drive bransjens prestasjoner blir utilstrekkelige, så spørsmålet om alternative kilder er veldig akutt. Drivstoffceller er den desidert mest lovende retningen. Prinsippet for driften ble oppdaget tilbake i 1839 av William Grove, som genererte elektrisitet ved å endre elektrolysen av vann.

Video: Dokumentar, drivstoffceller for transport: Fortid, nåtid, fremtid

Drivstoffceller er av interesse for bilprodusenter, og romfartøybyggere er også interessert i dem. I 1965 ble de til og med testet av Amerika på Gemini 5 -romfartøyet som ble lansert i verdensrommet, og senere på Apollo. Millioner av dollar er investert i forskning på brenselceller selv i dag, når det er problemer knyttet til miljøforurensning, økende utslipp av klimagasser fra forbrenning av fossilt brensel, hvis reserver heller ikke er uendelige.

En brenselcelle, ofte referert til som en elektrokjemisk generator, fungerer på følgende måte.

Å være, som akkumulatorer og batterier, et galvanisk element, men med den forskjellen at de aktive stoffene er lagret i det separat. De kommer til elektrodene mens de brukes. Den negative elektroden brenner naturlig brensel eller ethvert stoff som er hentet fra den, som kan være gassformet (for eksempel hydrogen og karbonmonoksid) eller væske, som alkoholer. Oksygen reagerer som regel på den positive elektroden.

Men et tilsynelatende enkelt handlingsprinsipp er ikke lett å oversette til virkelighet.

DIY drivstoffcelle

Video: Gjør-det-selv hydrogenbrenselcelle

Dessverre har vi ikke bilder av hvordan dette drivstoffelementet skal se ut, vi håper på fantasien din.

En brenselcelle med lav effekt kan du lage selv i et skolelaboratorium. Det er nødvendig å fylle på en gammel gassmaske, flere stykker plexiglass, alkali og en vandig løsning av etylalkohol (enklere, vodka), som vil fungere som "drivstoff" for brenselcellen.

Først og fremst trenger du et hus for en brenselcelle, som er bedre laget av plexiglass, med en tykkelse på minst fem millimeter. Interne skillevegger(fem rom inne) kan gjøres litt tynnere - 3 cm. For å lime plexiglasset, bruk lim av følgende sammensetning: seks gram plexiglassspon er oppløst i hundre gram kloroform eller dikloretan (arbeid under en hette).

Det er nå nødvendig å bore et hull i ytterveggen, der du må sette et dreneringsglasrør med en diameter på 5-6 centimeter gjennom en gummipropp.

Alle vet at i det periodiske bordet i nedre venstre hjørne er det de mest aktive metallene, og metalloider med høy aktivitet er i tabellen i øvre høyre hjørne, dvs. evnen til å donere elektroner forbedres fra topp til bunn og fra høyre til venstre. Elementer som er i stand til å manifestere seg som metaller eller metalloider under visse forhold, er i midten av bordet.

Nå i det andre og fjerde rommet kaster vi aktivert karbon fra gassmasken (mellom den første partisjonen og den andre, så vel som den tredje og fjerde), som vil fungere som elektroder. For å forhindre at kullet søl ut gjennom hullene, kan det plasseres i nylonstoff (damer nylonstrømper er egnet). V

Drivstoffet vil sirkulere i det første kammeret, i det femte bør det være en oksygenleverandør - luft. Det vil være en elektrolytt mellom elektrodene, og for å forhindre at den lekker ut i luftkammeret, er det nødvendig å suge den med en oppløsning av parafin i bensin før du fyller det fjerde kammeret med kull for luftelektrolytt (forholdet er 2 gram parafin til et halvt glass bensin). På et lag med kull må du legge (litt pressende) kobberplater, som ledningene er loddet til. Gjennom dem vil strømmen bli avledet fra elektrodene.

Det gjenstår bare å lade elementet. For dette er vodka nødvendig, som må fortynnes med vann i 1: 1. Tilsett deretter tre hundre til tre hundre og femti gram kaustisk kalium. For elektrolytten løses 70 gram kaustisk kalium opp i 200 gram vann.

Brenselcellen er klar for testing. Nå må du helle drivstoff samtidig i det første kammeret og elektrolytt i det tredje. Voltmeteret som er koblet til elektrodene skal vise fra 07 volt til 0,9. For å sikre kontinuerlig drift av elementet, er det nødvendig å fjerne brukt drivstoff (helles i et glass) og tilsette nytt drivstoff (gjennom et gummirør). Tilførselshastigheten justeres ved å klemme på røret. Slik ser driften av en brenselcelle ut under laboratorieforhold, hvis effekt er forståelig lav.

Video: Brenselcelle eller evig batteri hjemme

For at kraften skal være større, har forskere håndtert dette problemet i lang tid. Metanol og etanol brenselceller er i aktivt utviklingsstål. Men dessverre er det ingen måte å praktisere dem på ennå.

Hvorfor brenselcellen er valgt som en alternativ strømkilde

En brenselcelle ble valgt som en alternativ kraftkilde, siden sluttproduktet av hydrogenforbrenning i den er vann. Problemet gjelder bare å finne en billig og effektiv metode for produksjon av hydrogen. De kolossale midlene som investeres i utviklingen av hydrogengeneratorer og brenselceller kan ikke annet enn å bære frukt, derfor et teknologisk gjennombrudd og deres virkelige bruk i Hverdagen, bare et spørsmål om tid.

Allerede i dag, monstrene i bilindustrien: General Motors, Honda, Dreimler Coaisler, Ballard demonstrerer busser og biler som kjører på brenselceller, hvis effekt når 50 kW. Men problemene knyttet til sikkerhet, pålitelighet og kostnad er ennå ikke løst. Som allerede nevnt, i motsetning til tradisjonelle strømkilder - batterier og batterier, i dette tilfellet tilføres oksydasjonsmidlet og drivstoffet fra utsiden, og brenselcellen medierer bare i den pågående reaksjonen for å brenne drivstoff og konvertere frigjort energi til elektrisitet. "Forbrenning" skjer bare hvis elementet leverer strøm til lasten, som en dieselelektrisk generator, men uten generator og dieselmotor, og også uten støy, røyk og overoppheting. Samtidig er effektiviteten mye høyere, siden det ikke er noen mellomliggende mekanismer.

Video: Hydrogen Fuel Cell Vehicle

Det er store forhåpninger knyttet til anvendelsen av nanoteknologi og nanomaterialer som vil bidra til å miniatyrisere brenselceller samtidig som de øker effekten. Det er rapporter om at super-effektive katalysatorer er blitt opprettet, samt design av brenselceller som ikke har membraner. I dem, sammen med oksidanten, tilføres drivstoff (for eksempel metan) til elementet. Interessante løsninger er der oksygen oppløst i luft brukes som oksydasjonsmiddel, og organiske urenheter som samler seg i forurenset vann brukes som drivstoff. Dette er de såkalte biodrivstoffcellene.

Brenselceller, ifølge eksperter, kan komme inn på massemarkedet i årene som kommer