Brenselcelle på hydrogen: Beskrivelse, egenskaper, driftsprinsipp, bilde. Hyde: Hvordan åpne et gammelt arsenal og hvor du skal se etter brenselceller - Horizon: Zea Dawn

Fordeler med brenselceller / celler

Brenselcellen / cellen er en anordning som effektivt produserer likestrøm og varme fra hydrogenrikt drivstoff ved elektro kjemisk reaksjon.

Brenselcellen ligner batteriet i det faktum at det produserer likestrøm ved kjemisk reaksjon. Brenselcellen inneholder anode, katode og elektrolytt. Men i motsetning til batterier, drivstoffelementer/ Celler kan ikke akkumulere elektrisk energi, ikke utslipp og krever ikke strøm for lading på nytt. Brenselceller / celler kan hele tiden produsere elektrisitet til de har drivstoff og luftbeholdning.

I motsetning til andre strømgeneratorer, som motorer intern forbrenning Eller turbiner som opererer på gass, kull, drivstoffolje, etc., brennstoffceller / celler brenner ikke 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 / celle NASA bruker hydrogen og oksygen som drivstoff, forbinder disse to kjemisk element 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.

Åpning av brenselceller relaterer seg 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.

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 føres av elektrolytt og passerer gjennom den eksterne elektrisk kjede, 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

Liker eksistensen forskjellige typer Interne forbrenningsmotorer eksisterer 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)

Drivstoffelementer med smeltet karbonatelektrolytt er høy temperatur brenselceller. Høy driftstemperatur lar deg direkte bruke naturgass uten drivstoffprosessor og drivstoffgass med lav kalorær verdi av drivstoff produksjonsprosesser og fra andre kilder.

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 smeltkarbonatsalter og prestasjoner høy grad Mobiliteten til ionene i elektrolytten oppstår driften av brenselceller med smeltet karbonatelektrolytt ved høye temperaturer (650 ° C). Effektiviteten varierer innen 60-80%.

Ved oppvarming til en temperatur på 650 ° C blir saltene en leder for karbonationer (CO3 2-). Disse ionene går forbi katoden til anoden, hvor det er en union med hydrogen med dannelsen av vann, karbondioksid og frie elektroner. Disse elektronene 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 / 2O2 + 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)

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 karbonoksydbrenselcellen.

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%. Ionisk ledningsevne av ortofosforsyre er lavt lave temperaturerAv denne grunn anvendes disse brenselcellene ved temperaturer på opptil 150-220 ° C.

Ladningsholderen i brenselceller 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

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

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

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. Arbeidstemperatur Det kan variere fra 600 ° C til 1000 ° C, som tillater bruk av ulike typer drivstoff uten spesielle prepressing.. 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%.

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.

Brenselceller / celler med direkte oksidasjon av metanol (POM)

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

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

Reaksjon på anoden: CH3OH + H20 \u003d\u003e CO 2 + 6H + + 6E -
Katodeaksjon: 3 / 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 - en av de mest effektive elementerBrukes til å generere elektrisitet, når 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 karakteristiske trekk BTE - Høy følsomhet for CO 2, som kan være inneholdt i drivstoff eller luft. CO 2 når elektrolytten, raskt forgiftet den, og reduserer sterkt effektiviteten til brenselcellen. Derfor er bruken av en BCT begrenset til lukkede rom, for eksempel kosmisk og undervanns kjøretøyDe bør jobbe med rent hydrogen og oksygen. 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 brennstoffelement en sandwich, hvor et meget tynt lag av en hardidsyreforbindelse er plassert mellom to tett komprimerte elektroder for å gi 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 høye temperaturer (Integrert dampgenerator, forbrenningskammer, termisk balanseendring)
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 forskjellige typer Hydrokarbonbrensel, hovedsakelig på naturgass
ha en større tid og derfor bedre egnet for langsiktig handling
demonstrere høy effektivitet Elektrisitetsgenerering (opptil 70%)
på grunn av de høye driftstemperaturene, kan installasjonen kombineres med omvendt varmeoverføringssystemer, og gir den samlede effektiviteten til systemet til 85%
har praktisk nullnivå Utslippene arbeider stille og forhindrer lavkrav Å operere i forhold til eksisterende teknologier Elektrisitetsproduksjon

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 den beste måten Passer for effektiv strømgenerering uten behov for dyr infrastruktur og kompleks integrering av instrumenter.

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 permanent kompleks problem For nettverksoperatører.

Tradisjonelle telekommunikasjonsløsninger i backup strømforsyningen inkluderer batterier (bly-syreelement oppladbart batteri Med ventiljustering) for sikkerhetskopieringskraft 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 lang utnyttelseFølsom 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 begrensninger tradisjonelle løsninger I backup strømforsyningen ble en nyskapende teknologi for miljøvennlige brenselceller utviklet. Brenselceller er pålitelige, ingen støy er laget, inneholder færre bevegelige deler enn generatoren, har mer bred rekkevidde Driftstemperaturer enn batteri: fra -40 ° C til + 50 ° C, og som et resultat gir et ekstremt høyt nivå av energibesparelse. 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 miljøvennlig teknologisk løsning Med minimal miljøpåvirkning.

Installasjoner på. brenselsceller Gi sikkerhetskopiforsyning 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 hele tiden føles dekkspenning likestrøm Og tar 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 energibesparende, økt systemets pålitelighet, mer forutsigbar ytelse i et bredt spekter klimatiske forholdI tillegg til pålitelig drifts holdbarhet i sammenligning med 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.

På operasjonelle egenskaper elektriske batterier Det 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 i industriell skala Drivstoff, som i dag har mange applikasjoner, blant annet vinduer, 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 fravær av strømreduksjon i ventemodus, tilbyr den innovative brenselcelleteknologien en attraktiv løsning i forhold til eksisterende i for tiden Backup Power Systems.

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 konstruksjonene i energisparing, gir de miljøvennlige, pålitelige backup ernæring 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 dataoverføringsnettverk, for eksempel høyhastighets dataoverføringsnettverk og optiske fiberveier, har nøkkelverdien verdensomspennende. 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. Det kan være kritisk et viktig problem For mange bedrifts- og myndigheter.

Slike viktige systemer som overvåking og tilgangskontrollsystemer ved hjelp av et videoovervåkningssystem (identifikasjonskortlesere, dørlukkede enheter, biometrisk identifikasjonsteknikk, etc.), automatisk system brannalarm Og brannslukning, heisstyringssystemer og telekommunikasjonsnettverk er utsatt for 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 deres 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 på et bredt utvalg av markeder, fra hjemmet generering til strømforsyning til fjerntliggende områder, så vel som som hjelpekilder Ernæring.

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. Eksisterende metoder Bortskaffelsen av tilknyttet petroleumsgass har mange mangler, hovedet av dem er økonomisk ulønnsomme. 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, åpne veien til radikal og økonomisk gunstig beslutning Problemer for avhending 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.
Høyautomatisering og moderne fjernkontroll Krev ikke konstant personell i installasjonen.
Enkelhet og teknisk perfeksjon av designet: Mangelen på bevegelige deler, friksjon, smøresystemer gir betydelig Økonomiske fordeler Fra driften 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

Hilsen til deg, gås. Verden av spill Horisont. Null daggry. Kan være grusom for spilleren. Så, uten godt utstyr og bedre våpen, kan du ikke gjøre, ellers kan bilene fortelle deg Luleley. Og best, hvis det ikke bare er bra rustning, men nesten det beste. Og på den gamle tradisjonen med videospill, teaser oss med nesten begynnelsen.

Som jeg allerede skrev over, nesten i begynnelsen av reisen Ella vil du klemme på bunker forerunsom er så vellykket lokalisert i nærheten av NORA-stammen. Bak døren til denne bunkeren, kan du se en veldig attraktiv utsikt over rustningen. Og dette er ikke bare rustning, det er " Lær skjold" Men bare ikke åpne døren, først må du finne fem brenselelementer. Men hvor å finne dem? Nå skal vi finne ut det.

Første element. Plassering - Mors hjerte. Oppgave - mors livmor.

Selv om dette elementet er veldig enkelt å finne, er det alltid en fangst. Han er at det er mulig å finne det før utgangen til Åpen verden. Det er bare hvis du agoned det, så kommer du tilbake til denne plasseringen allerede på det senere stadiet av spillet, etter at du har utført oppgaven " Hjerte av nora.».

Hvis du nettopp startet spillet, så er alt enkelt. Når du legger ut sengen og går gjennom noen få rom, i en av dem vil det være en hermetisk dør som ikke kan åpnes på noen måte.

Se deg i nærheten av ventilasjonsaksel. Ja, du forsto alt riktig. Vi går gjennom gruven og finner deg rett bak denne døren. På gulvet, ved siden av lysene, må elementet trenger vi.

Andre element. Sted - Ruiner.

Jeg vet, her har du allerede vært i barndommen, men likevel er det verdt å komme tilbake her, ikke bare for nostalgiske minners skyld. Her finner du den andre brenselcellen. Fordi Du har allerede vokst, så høyden vil ikke være så stor, vær ikke redd, hopp inn i hullet i bakken.

Du må komme til det første nivået av ruiner. Flytt i området fremhevet av lilla på kartet. Der finner du døren som kan åpnes med et spyd.

Så snart døren er ferdig, klatre trappene og vend til høyre. Foran deg vil du være stalaktitter, som det ikke fungerte i barndommen. Men siden nå er vi store og sterke, så tar vi et spyd igjen og bryter barrieren. Drivstoffelementet vil ligge på bordet.

Tredje element. Plassering - Mastergrense. Oppgave - Mastergrense.

Siden dette er en plottoppgave, bør det ikke være noen problemer med å finne. For å finne emnet vi trenger, må du komme til det øverste, tolvte nivået av ruiner. Og til og med dråpen ovenfor. Se etter resten av bygningen og bla gjennom dem til du kommer til nettstedet.

Her finner du brenselcellen. Vær forsiktig til du kommer ned, ikke kjøl ned.

Fjerde element. Plassering - dødsskatten. Oppgave - dødsskatten.

Som den forrige, kan denne varen bli funnet i den nordlige delen av kartet. Og dette er en plottoppgave igjen, så det vil ikke fungere ved en tilfeldighet eller ikke å merke denne plasseringen.

På det tredje nivået av sted vil en hermetisk dør være lokalisert, men trøbbel, uten mat. Vel, ingenting, gjenopprett, ikke vant til.

Gå ned til nivået nedenfor, og vi leter etter blokker av regulatorer.

Sekvens for venstre blokk: Opp, høyre, venstre, ned.

Sekvens for den rette enheten: De to første regulatorene berører ikke de resterende to ned.

Når du er ferdig med disse, klatre opp, der finner vi også blokkene av regulatorer, denne gangen sist. Sekvens: Opp, ned, venstre, høyre.

Hvis du skrev inn alt riktig, vil regulatorene endre farge. Nå kommer vi tilbake til døren, maten blir gjenopprettet, bak den vil gjemme elementet.

Femte element (alle tilfeldigheter tilfeldig!) Sted - Gay Prime. Oppgave - Fallen Mountain.

Vel, søker etter elementer er egnet for en slutt. Sistnevnte er den siste. Og forresten er dette også en plottoppgave.

Når du utforsker det tredje nivået, så på et tidspunkt vil de slå inn i avgrunnen der du kan synke med tau. Ikke skriv inn, det er en lent fra listige utviklere. Faktisk må du ta til høyre og søke i en skjult hule. Du kan komme dit, nøye synkende rundt kanten.

Gå gjennom grotten og til slutt finner du det siste elementet.

Det er alt, alle elementene du har. Men hvis du av en eller annen grunn har noen problemer, så er det en videoguide som vil hjelpe deg.

Gamle Arsenal

Så, alle brenselcellene er, det er på tide å få elskede gir.

Vi setter inn varer i tomme celler, sekvensen er ikke viktig. Som du kanskje merker, opplyst regulatorer opp. Tid til å løse et annet puslespill.

Denne sekvensen er: opp, høyre, ned, venstre, opp.

Men dessverre må du løse en annen oppgave med regulatorer. Denne gangen for å få rustning. Vi tar de resterende brenselcellene.

Hint: 0 grader er av en eller annen grunn på toppen, derfor sekvensen for retningen for regulatorer: til høyre, venstre, opp, høyre, venstre.

Det er alt, gratulerer, " Lær skjold"Nå din. Dette er en veldig sterk ting som kan gjøre deg uskadelig. Bare ikke glem å holde styr på fargen. Hvit - bra. Rød - beskyttelse sovet.

I moderne liv Kjemiske kilder til nåværende omgir oss overalt: Dette er batterier i lommelykter, batterier i mobiltelefoner, hydrogenbrenselceller som allerede er brukt i noen biler. Den raske utviklingen av elektrokjemiske teknologier kan føre til at i nær fremtid i stedet for biler på bensin motorer Vi vil bare omgir elektriske biler, telefonene vil stoppe raskt utladet, og hvert hus vil ha sin egen elektriske generator på brenselceller. Et av de felles programmene i Ural Federal University med Institutt for høytemperatur elektrokjemi, Uras Ras, i samarbeid som vi publiserer denne artikkelen, er viet til å forbedre effektiviteten av elektrokemiske stasjoner og elektrisitetsgeneratorer.

Til dags dato er det mange forskjellige typer batterier, blant annet alt er vanskeligere å navigere. Ikke alle er åpenbare enn at batteriet er forskjellig fra superkapacitoren, og hvorfor hydrogenbrenselcellen kan brukes, uten frykt for miljøet. I denne artikkelen vil vi beskrive hvordan kjemiske reaksjoner brukes til å oppnå elektrisitet, noe som er forskjellen mellom hovedtyper av moderne kjemiske kilder til nåværende og hvilke prospekter som er åpne for elektrokjemisk energi.

Kjemi som en kilde til elektrisitet

Først vil vi forstå hvorfor kjemisk energi generelt kan brukes til å produsere elektrisitet. Saken er at med oksidative og reduksjonsreaksjoner overføres elektroner mellom to forskjellige ioner. Hvis to halvdeler av den kjemiske reaksjonen i rommet slik at oksidasjon og utvinning passerer separat fra hverandre, så kan det gjøres slik at elektronen, som bryter bort fra en ion, ikke straks faller inn i det andre, og først gikk på en forhåndsbestemt vei for ham. Denne reaksjonen kan brukes som en kilde. elektrisk strøm.

For første gang ble dette konseptet implementert i XVIII århundre av den italienske fysiologen Luigi Galvania. Effekten av det tradisjonelle galvaniske elementet er basert på reaksjonene av restaurering og oksydasjon av metaller med forskjellig aktivitet. For eksempel er en klassisk celle et galvanisk element der sinkoksydasjon og kobbergjenoppretting oppstår. Gjenvinnings- og oksidasjonsreaksjoner passerer henholdsvis på katoden og anoden. Og slik at ioner av kobber og sink ikke faller inn i "andres territorium", hvor de kan reagere med hverandre direkte, er en spesiell membran vanligvis plassert mellom anoden og katoden. Som et resultat oppstår forskjellen i potensialene mellom elektrodene. Hvis du kobler til elektroder, for eksempel med en lyspære, begynner deretter i den resulterende elektriske kretsen å strømme strømmen og lyspæren lyser.

Ordningen av galvanisk element

Wikimedia Commons.

I tillegg til materialene i anoden og katoden er en viktig komponent i den kjemiske strømkilden elektrolytten, hvis ioner beveger seg og på grensen, hvorav alle elektrokemiske reaksjoner strømmer med elektroder. I dette tilfellet må elektrolytten ikke være flytende - det kan være polymer, og keramisk materiale.

Den største ulempen ved det galvaniske elementet er den begrensede tiden på sitt arbeid. Så snart reaksjonen passerer til enden (det vil si, vil hele gradvis løselig anode bli fullstendig konsumert), et slikt element vil bare slutte å fungere.

Fingeralkaliske batterier

Lade opp muligheten

Det første skrittet mot å utvide mulighetene for kjemiske strømkilder var opprettelsen av et batteri - en nåværende kilde som kan lades opp og brukes derfor gjentatte ganger. For dette tilbød forskerne bare å bruke reversible kjemiske reaksjoner. Fullstendig utslipp av batteriet for første gang, ved hjelp av en ekstern strømkilde som er angitt i den, kan reaksjonen lanseres i motsatt retning. Dette vil gjenopprette starttilstanden, så etter å ha ladet ut batteriet kan brukes igjen.

Automotive bly-syre batteri

I dag er mange forskjellige typer batterier blitt opprettet, som varierer i typen kjemisk reaksjon som oppstår i dem. De vanligste typer batterier er blybatterier (eller bare bly) batterier, basert på reaksjonen av oksidasjonsutvinning av bly. Slike enheter har en ganske lang levetid, og deres energiintensitet er opptil 60 watt timer per kilo. Nylig er litium-ion-batterier basert på reaksjonen av oksidasjonsgjenoppretting av litium nylig mer populære. Energintensiteten til moderne litium-ion-batterier overskrider nå 250 watt-timer per kilo.

Litium-ion batteri for mobiltelefon

De viktigste problemene med litium-ion-batterier er deres små effekt ved negative temperaturer, rask aldring og økt eksplosjonsfare. Og på grunn av at metalllitiumet aktivt reagerer aktivt med vann med dannelsen av gassformig hydrogen og oksygen utmerker seg når batteriet brenner ut, er selvbrenningen av litiumionbatteriet svært vanskelig. tradisjonelle måter brannslukking. For å forbedre sikkerheten til et slikt batteri og akselerere tidspunktet for ladingen, tilbyr forskerne det katodematerialet, og forhindrer dannelsen av dendritiske litiumstrukturer, og tilsett stoffer til elektrolytten som dannelsen av eksplosive strukturer og komponenter, brann i de tidlige stadiene.

Solid elektrolytt

Som en annen, jo mindre åpenbare måten å forbedre effektiviteten og sikkerheten til batterier, ble kjemikere tilbudt til ikke å være begrenset i de kjemiske kildene til strøm med flytende elektrolytter, og skape en fullstendig solid statskilde. Det er ingen flytende komponenter i slike enheter, og det er en lagdelt struktur av fast anode, en fast katode og fast elektrolytt mellom dem. Elektrolytten på samme tid utfører membranfunksjonen. Ladningsbeholderne i fast elektrolytt kan være forskjellige ioner - avhengig av sammensetningen og de reaksjonene som passerer på anoden og katoden. Men de har alltid nok små ioner, som relativt fritt kan bevege seg på en krystall, for eksempel H + -protoner, LII + ioner eller oksygenioner o 2-.

Hydrogenbrenselceller

Opplading og spesielle sikkerhetstiltak gjør batteriene betydelig mer lovende kilder til strøm enn vanlige batterier, men fortsatt inneholder hvert batteri et begrenset antall reagenser, noe som betyr et begrenset energiforsyning, og hver gang batteriet må rehabilitiseres for å gjenoppta ytelsen.

For å gjøre batteriet "endeløst", kan ikke de stoffene som er inne i cellen, brukes som en energikilde, men spesielt pumpet gjennom det brensel. Det er best at stoffet er egnet som et slikt brensel, den mest enkle i sammensetningen, miljøvennlige og eksisterende i rikdom på jorden.

Den mest hensiktsmessige substansen av denne typen er hydrogen gassformig. Dens oksydasjon av luft oksygen for å danne vann (ved reaksjon 2H2 + O2 → 2H20) er en enkel redoksreaksjon, og transporten av elektroner mellom ioner kan også brukes som en strømkilde. Reaksjonen som oppstår er en slags omvendt reaksjon på reaksjonen av elektrolysen av vann (hvor vann dekomponeres på oksygen og hydrogen under virkningen av elektrisk strøm), og for første gang har en slik skjema blitt foreslått i midten av XIX århundre.

Men til tross for at ordningen ser ganske enkel ut, er det en effektiv arbeidsinnretning basert på dette prinsippet en effektiv arbeidsinnretning basert på dette prinsippet. For å gjøre dette er det nødvendig å oppløse i oksygen- og hydrogenstrømmene, sikre transport av de ønskede ioner gjennom elektrolytten og redusere det mulige tapet av energi i alle stadier av arbeidet.

Skjematisk ordning Drift av hydrogenbrenselcellen

Ordningen av arbeidshydrogenbrenselcellen er svært lik den kjemiske nåværende kildeordningen, men inneholder ekstra kanaler for drivstofftilførsel og oksydasjonsmiddel og fjerning av reaksjonsprodukter og overskytende gasser. Elektroder i et slikt element er porøse ledende katalysatorer. Et gassformet brensel (hydrogen) tilføres til anoden, og til katodeoksydasjonsmiddelet (oksygen fra luft), og på grensen til hver av elektrodene med en elektrolytt, henholdsvis halvdannelse (hydrogenoksydasjon og oksygenreduksjon, henholdsvis ), er bestått. Samtidig, avhengig av hvilken type brenselcelle og typen av elektrolytt, kan vanndannelsen selv strømme eller i anoden, eller i katodrommet.

Toyota hydrogen brenselcelle

Joseph Brent / Flickr

Hvis elektrolytten er en proton-ledende polymer eller keramisk membran, en syreoppløsning eller alkali, er hydrogenioner hydrogenbærer. I dette tilfellet, på anoden, oksyderes molekylært hydrogen til hydrogenioner, som passerer gjennom elektrolytten og reagerer med oksygen. Dersom ladningsoperatøren er oksygen ion 02-, som i tilfelle av en fast oksidelektrolytt, blir oksygenet redusert til ion ved katoden, idet denne ionen passerer gjennom elektrolytten og oksiderer hydrogen til anoden for å danne vann og frie elektroner.

I tillegg til hydrogenoksydasjonsreaksjonen for brenselceller, foreslås også andre typer reaksjoner. For eksempel, i stedet for hydrogen, kan det reduserende drivstoffet være metanol, hvilket oksygen oksyderes til karbondioksid og vann.

Effektivitet av brenselceller

Til tross for alle fordelene med hydrogenbrenselceller (som miljøvennlighet, nesten ubegrenset effektivitet, størrelser komprimerhet og høy energiintensitet), har de en rekke mangler. Disse inkluderer først og fremst den gradvise aldring av komponenter og vanskeligheter i lagring av hydrogen. Over, hvordan å eliminere disse manglene, og forskere jobber i dag.

Øke effektiviteten av brenselceller er for tiden tilbudt på grunn av endringen i sammensetningen av elektrolytten, egenskapene til elektrodekatalysatoren og geometrien til systemet (som sikrer tilførsel av drivstoffgasser på det ønskede punkt og reduserer bivirkninger ). For å løse problemet med å lagre gassformig hydrogen, brukes materialer som inneholder platina til å mette, for eksempel grafenmembraner.

Som et resultat er det mulig å oppnå en økning i stabiliteten til brenselcellen og levetiden til sine individuelle komponenter. Nå kan konsativitetens koeffisient av kjemisk energi til elektrisk i slike elementer 80 prosent, og under visse forhold kan det endres enda høyere.

De store utsiktene til hydrogenenergi er forbundet med muligheten for å kombinere brenselceller i hele batteriene, slik at de er i elektriske generatorer med høy effekt. Allerede elektriske generatorer som opererer på hydrogenbrenselceller, har en kraft på opptil flere hundre kilowatts og brukes som kjøretøyets strømforsyninger.

Alternative elektrokjemiske stasjoner

I tillegg til klassiske elektrokjemiske nåværende kilder, brukes flere uvanlige systemer som strømlagring. Et av disse systemene er en superkapacitor (eller ionistor) - en anordning hvor separasjonen og akkumulering av ladning oppstår på grunn av dannelsen av et dobbeltlag nær den ladede overflaten. På grensen til elektroden elektrolytten i en slik anordning i to lag, er ioner av forskjellige tegn bygget, det såkalte "dobbelt elektriske laget", som danner en merkelig veldig tynn kondensator. Kapasiteten til en slik kondensator, som er, vil mengden av akkumulert ladning bestemmes av det spesifikke overflateareal av elektrodematerialet, derfor som et materiale for superkapakitatorer, porøse materialer med maksimalt spesifikt overflateareal er gunstige.

Ionistors er plateholdere blant lading og utslipp kjemiske kilder til ladningshastigheten, som er den utvilsomt fordelen av denne typen enheter. Dessverre er de også plateholdere og utslippshastigheten. Energiforbruket av ionistorer er åtte ganger mindre sammenlignet med blybatterier og 25 ganger mindre sammenlignet med litium-ion. Klassisk "Druce" ionistorer bruker ikke en elektrokjemisk reaksjon på grunnlag, og begrepet "kondensator" er mest nøyaktig aktuelt. Imidlertid, i de utførelsesformer av ionistors, som er basert på en elektrokjemisk reaksjon og ladning akkumulering, fordeles i dybden av elektroden, er det mulig å oppnå høyere utladningstid, samtidig som den hurtige ladningshastigheten opprettholdes. Arbeidet med supercapacitators utviklere er rettet mot å skape hybrid med batterier av enheter som kombinerer fordelene med supercapacitors, primært høy ladningshastighet, og fordelene med batterier - høy energiintensitet og i lang tid utslipp. Tenk deg i nær fremtid ionistorbatteriet, som vil bli belastet om et par minutter og gi en bærbar datamaskin eller smarttelefonarbeid i løpet av dagen eller mer!

Til tross for at nå er tettheten av energien til supercapacitors så langt mindre enn tettheten av batteriets energi, de brukes i forbrukerelektronikk og for motorer av ulike kjøretøy, inkludert i det meste.

* * *

Dermed er det i dag et stort antall elektrokjemiske enheter, som hver er lovende for sine spesifikke applikasjoner. For å forbedre effektiviteten til disse enhetene må forskere løse en rekke oppgaver som en grunnleggende og teknologisk karakter. De fleste av disse oppgavene i et av gjennombruddsprosjektene er engasjert i Urals Federal University, så vi spurte om de umiddelbare planene og utsiktene for utviklingen av moderne brenselceller.

N + 1: Er det noe alternativ til de mest populære litium-ion-batteriene i nær fremtid?

Maxim Ananyev:Den nåværende innsatsen for batterierutviklere er rettet mot å erstatte den type ladningsbærer i elektrolytt fra litium på natrium, kalium, aluminium. Som et resultat av erstatning av litium, vil det være mulig å redusere kostnadene på batteriet, men de massedimensjonale egenskapene vil øke i proporsjonalt. Med andre ord, med de samme elektriske egenskapene til natrium-ion-batteriet, vil det være større og vanskeligere sammenlignet med litium-ion.

I tillegg er et av de lovende utviklingsområdene for å forbedre batteriene opprettelsen av hybrid kjemiske energikilder basert på kombinasjonen av metall-ion batterier med en luftelektrode, som i brenselceller. Generelt er retningen for å skape hybridsystemer, som allerede er vist på eksemplet på superkapacitorer, tilsynelatende, i nær fremtid, tillate å se de kjemiske energikilder i markedet med høye forbrukeregenskaper.

Uralsky. federal University. Sammen med de akademiske og industrielle partnerne i Russland, og verden selger i dag seks megaprojects, som er fokusert på gjennombruddsområder vitenskapelig forskning. Et av disse prosjektene er "lovende teknologier av elektrokjemisk energi fra den kjemiske utformingen av nye materialer til de elektrokjemiske enhetene i en ny generasjon for å bevare og konvertere energien."

En gruppe forskere i en strategisk akademisk enhet (SAE) skole med naturvitenskap og matematikkadaler, som inkluderer Maxim Ananyev, er engasjert i design og utvikling av nye materialer og teknologier, blant annet brenselceller, elektrolytiske celler, metallgenerert batterier, elektrokjemiske systemer Elektrisitetsakkumulering og supercapacitors.

Forskning I. vitenskapelig arbeid I konstant samarbeid med instituttet for høytemperatur elektrokjemi URO RAS og med støtte fra partnere.

Hvilke drivstoffelementer blir utviklet nå og har det største potensialet?

En av de mest lovende typer brenselceller er proton-keramiske elementer. De har fordeler over polymere brenselceller med protonbyttermembran og faste oksidelementer, da de kan arbeide med direkte tilførsel av hydrokarbonbrensel. Dette forenkler betydelig utformingen av kraftverk basert på proton-keramiske brenselceller og kontrollsystemet, og øker dermed påliteligheten av driften. Sant, denne typen drivstoffcelle er for tiden historisk mindre utarbeidet, men moderne vitenskapelig forskning gjør det til å håpe på det høye potensialet i denne teknologien i fremtiden.

Hva er problemene forbundet med brenselceller, er nå engasjert i Urals Federal University?

Nå er Urfforskere sammen med Institutt for høytemperatur elektrokjemi (ITE) av Ural-grenen til det russiske vitenskapsakademiet for å skape svært effektive elektrokjemiske enheter og autonome elektrisitetsgeneratorer for applikasjoner i distribuert energi. Å skape kraftverk for distribuert energi innebærer i utgangspunktet utviklingen av hybridsystemer basert på strømgeneratoren og stasjonen, som akkumulerer batterier. I dette tilfellet fungerer drivstoffelementet kontinuerlig, og gir en last i topplokke, og i hvilemodus blir batteriet ladet, som selv kan utføre reserven både i tilfelle av høy energiforbruk og i tilfelle freelance situasjoner.

Den største suksessen til kjemikaliene og Ivte har oppnådd i utviklingen av firmaoksid og proton-keramiske brenselceller. Siden 2016, i uralene, sammen med GC Rosatom, opprettes den første produksjonen av kraftverk basert på faste oksidbrenselceller. Utviklingen av uralforskere har allerede bestått de "hjemmebaserte" testene på katodebeskyttelsesstasjonene til gass-rørledning på den eksperimentelle plattformen til Uraltransgaz LLC. Energiinstallasjon med en vurderingskapasitet på 1,5 kilowatt fungerte mer enn 10 tusen timer og viste høyt potensial for bruk av slike enheter.

Innenfor rammen av et felles laboratorium i Urals og ITTE er utviklingen av elektrokjemiske enheter basert på proton-ledende keramisk membran i gang. Dette vil tillate i nær fremtid å redusere driftstemperaturen for solidoksid brenselceller fra 900 til 500 grader Celsius og forlate den foreløpige reformering av hydrokarbonbrensel, og dermed skape kostnadseffektive elektrokjemiske generatorer som er i stand til å arbeide i forholdene til gassforsyningsinfrastrukturen utviklet i Russland.

Alexander Dubov.

Kort tid etter starten av reisen, vil Eloh snuble på Bunker of Forerunner, som ligger ganske nær landene i Nora-stammen. Inne i hopperen bak en kraftig dør skjuler en slags rustning, som ser veldig attraktiv ut langt unna.

Å telegraf

kvitring

Det er svakt skjold, faktisk - det beste utstyret i spillet. Hvordan komme seg til ham? Å åpne den hermetiske døren til bunkeren og få Shield Weaver du trenger for å finne fem brenselceller spredt i hele spillverdenen.

Nedenfor vil vi fortelle hvor du må lete etter brenselceller og hvordan du løser puslespill under søk og i det gamle arsenalen.

Drivstoffelement nr. 1 - Mors hjerte (mors mors bosetning)

Det aller første drivstoffelementet i Elo vil bli funnet selv før de når den fulle verden. Etter initieringen vil vår heltinne være i hjertet av moren, det hellige sted i Nora-stammen og matriarkenes kloster.

Etter å ha sittende fast fra sengen, vil Eloe konsekvent passere gjennom flere rom, og i en av dem vil det snuble på den hermetiske døren, som ikke kan åpnes. Se deg rundt - det vil være en ventilasjonsminne, dekorert med brennende stearinlys. Du går der.

Etter å ha gått på gruven, vil du finne deg selv bak den låste døren. Se på gulvet ved siden av lysene og veggen mystisk blokk - det er en brenselcelle.

Viktig: Hvis du ikke velger dette drivstoffelementet nå, kan du umiddelbart komme inn på dette stedet bare i de sene stadiene av spillet, etter oppgaven med "Nora Heart" utføres.

Brenselcelle nummer 2 - Ruiner

I disse ruinene hadde Elo allerede vært - hun mislyktes her ennå et barn. Etter å ha passert initieringen, er det verdt å huske barndommen og returnere her igjen - plukk opp den andre brenselcellen.

Inngangen til ruinene ser ut som dette, hopper dristig.

Du trenger det første nivået av ruiner, rett nedre regionfremhevet av fiolett på kartet. Det er en dør som Elo vil åpne med sitt spyd.

Etter å ha gått gjennom døren, klatre trappene og ta til høyre - gjennom disse stalaktittene, kunne Elo ikke klatre i sin ungdom, men nå har hun et argument. Lei et spyd igjen og bryt stalaktittene - veien er gratis, det gjenstår å ta brenselcellen som ligger på bordet.

Drivstoffelementnummer 3 - Mastergrense (sett Mastergrense)

Vi går i nord. Under utførelsen av plottoppgaven utforsker grensen til Master of Elu de gigantiske forerun-ruinene. På det tolvte nivået er ruinene skjult en annen brenselcelle.

Du trenger ikke bare å klatre på toppen av ruinene, men klatrer også litt høyere. Klatre den overlevende delen av bygningen til du finner deg selv på en liten plattform, åpen for alle vindene.

Her og ligger den tredje drivstoffcellen. Det gjenstår å gå ned.

Drivstoffelement nr. 4 - dødskatt (smak av dødskatt)

Denne brenselcellen er også skjult i den nordlige delen av kortet, men det er mye nærmere landene i NORA-stammen. Denne elaen blir også under passasjen av plottoppgaven.

For å komme til elementet, må et element gjenopprette energiforsyningen til en hermetisk dør som ligger på det tredje nivået av sted.

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

Først vil vi håndtere den venstre blokk av regulatorer. Den første regulatoren skal "se" opp, den andre "høyre", den tredje "venstre", den fjerde "ned".

Gå til høyre blokk. Du berører ikke de to første regulatorene, de tredje og fjerde regulatorene skal se "ned".

Vi stiger til ett nivå opp - her er den siste blokken av regulatorer. Den riktige bestillingen er: opp, ned, venstre, høyre.

Hvis du gjør alt riktig, vil alle regulatorene erstatte fargen til turkis, strømforsyningen restaurert. Løft tilbake til døren og åpne den - det er neste brenselcelle.

Drivstoffelementnummer 5 - Gay Prime (Oppgave Fallen Mountain)

Endelig, den siste drivstoffcellen - og igjen på plottoppgaven. Ahlo går til ruinene av homofile prime.

Vær spesielt forsiktig når du kommer til det tredje nivået. På et tidspunkt, før Elo, vil de attraktive avgrunnen være der du kan gå ned på tauet - du går dit ikke.

Bedre sving til venstre og utforske den skjulte hulen, du kan komme inn i den, hvis du forsiktig går nedover fjellsiden.

Kom inn og gå videre til slutten. I det siste rommet til høyre vil det være et rack, som ligger den siste drivstoffcellen. Du gjorde det!

Gjøre veien til det gamle arsenalen

Det gjenstår å gå tilbake til det gamle arsenalen og få en velfortjent pris. Husker du Arsenals koordinatene? Hvis ikke - her er kartet.

Gå ned og sett inn drivstoffelementer i tomme celler. Regulatorer solbrent, nå må du løse puslespillet for å åpne døren.

Den første regulatoren skal slå opp, den andre til høyre, den tredje ned, den fjerde venstre, den femte opp. Klar, døren er åpen - men dette er ikke slutten.

Nå må du låse opp vedleggene til rustningen - et annet puslespill med regulatorene der de resterende brennstoffcellene vil bli brukt. Her bør den første regulatoren se riktig, den andre til venstre, den tredje oppover, den fjerde til høyre, den femte igjen.

Til slutt, etter alle disse plager, tok du den gamle rustningen. Dette er et Shield Weaver, veldig kult utstyr, for en stund gjør en ELOE faktisk invulnerable.

Det viktigste er å nøye overvåke fargen på rustningen: Hvis den flikker hvit, så er alt i orden. Hvis rød - ikke mer beskyttelse.

Quest Ancient Arsenal er en av de mest interessante og nyttige sideoppgaver I Horizon Zero Dawn. Som en belønning for utførelsen vil du få en skjoldbeholderdrakt. Til vår smak er beste rustning i spill. Hun beskytter Elo. power Field.som absorberer hele innkommende skade til ladningen vil ende. Du vil motta denne søken når du finner den første brenselcellen eller bunkeren selv med gammel rustning. Jeg må si at det er mye lettere å få det enn å oppfylle.

Hvor finner du alle drivstoffelementer i Horizon Zero Dawn?

Totalt er spillet 5 drivstoffelementer som møter deg under passasjen av plottoppdrag. Noen av dem er lette å savne, men ikke bekymre deg for dette. Du kan alltid returnere for dem senere. Hvis du dør, må du gå bak drivstoffelementet igjen. Det er ikke lagret i beholdningen din umiddelbart, du må komme til kontrollpunktet. Ha dette i tankene. Alle elementer er merket med et lyst grønt ikon, så du er usannsynlig å bla gjennom dem, være i nærheten. De to første elementene brukes til å åpne døren. Tre trenger fortsatt å låse opp enheten selv med rustning.

Første brenselcelle

Den ligger på stedene til den store moren og er tilgjengelig under passasjen av fjellmisjonen. Det er veldig viktig å ikke blinke det under denne søken, siden etter å ha forlatt området av porten med tilgang til denne plasseringen, vil du bli blokkert og åpne neste gang nærmere i slutten av spillet, etter oppdraget til hjertet av hullet.

Dette drivstoffelementet er enkelt å finne hvis du vet hvor du skal se. Derfor er det første å komme til Eloe, vist i skjermbildet nedenfor. Rett foran deg vil det være en dør med en bryter. Åpner den og passerer fremover. Neste dør også åpne og finne oss selv i bra rom. Her må vi ta til høyre og hvile i døren med slottet, som vi ikke kan åpne.

Men hvis du ser deg rundt, så legg merke til til venstre for en stor nisje med stearinlys inni. Monter den i den og gå videre i gruven til vi refererer til brenselcellen.

Den andre brenselcellen

Dette elementet finnes i disse ruinene, for hvilket Elo Lasila fortsatt er et barn. I barndommen vil det ikke fungere det, så du må returnere senere. Kom til den grønne markøren og se deg rundt. Inngangen til ruinene er en åpning i bakken. Forsiktig ned.

La dem raskt enkle gjennom ruinene, så det er usannsynlig at du går seg vill. I hovedsak må du komme til merket som vises i skjermbildet nedenfor. Der vil du se et rom foran dem, inngangen til som blokker blokker er blokkert. Følte dem med spydet ditt og finne den andre brenselcellen.

Tredje brenselcelle

For å finne den neste brenselcellen i Horizon Zero Dawn, må du bruke tomten. Vi trenger et oppdrag av mastergrensen. Ikke glem å gå tilbake til denne fyren når du kommer til det. Under dette oppdraget må du komme på en meget høy bygning. På et tidspunkt vil spillet fortelle deg noe som: "Finn kabinettet Faro for å få mer informasjon om Dr. Sobets."

På dette punktet må du snu og finne veggen bak som du kan stå opp. Fullfør hele banen og drivstoffcellen vil vente på deg på jorden rett på toppen av tårnet (12. etasje).

Fjerde brenselcelle

Dette elementet kan bli funnet under passasjen av oppdraget "Treasure" i katakombene.

Først, kom til merket på det tredje nivået som vises i skjermbildet nedenfor. Før du blir en låst dør. For å låse opp det, må du gå til venstre og hoppe ned. Der finner du tre puslespill med svivel låser. Nær hver er det et skap, hvor løsningen er skjult. Bare skann den. To puslespill er plassert på nivået under døren, en mer - på samme nivå. Når du bestemmer deg alle tre, åpnes døren ovenfra, og du vil få drivstoffcellen din.

Femte brenselcelle

Den siste drivstoffcellen i Horizon Zero Dawn kan bli funnet under utførelsen av oppdraget "Falling Mountain" på plasseringen av Guya Prime.

Kom til stedet på tredje nivå merket i skjermbildet nedenfor. Før du vil være et sted hvor du må gå ned i tauet. I stedet ta til venstre og forsiktig ned nedover fjellsiden. Der vil du se inngangen til hulen. Slik venter du på det siste elementet.