|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Паливні елементи. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії Воднево-кисневий паливний елемент було відкрито 1838 р. англійським ученим У.Гроувом. Він досліджував розкладання води на водень та кисень і виявив, що електролізер виробляв електричний струм. З'ясувалося, що існують процеси перетворення палива на електрику без горіння палива. Адже людство отримує електроенергію в основному за рахунок згоряння нафти, вугілля або газу в теплових електростанціях або ядерного палива в атомних електростанціях. Процеси за участю горіння йдуть з більшими втратами, тому будь-які варіанти отримання електроенергії без горіння палива залучали вчених та інженерів. Що таке паливний елемент? У ході досліджень з'ясувалося, що паливо для паливних елементів потрібно готувати. Адже у природі немає водню у чистому вигляді. Його доводиться видобувати з органічного палива, наприклад, метану або природного газу. Паливний елемент - хімічне джерело струму і тому складається з анода, катода та електроліту (див. рисунок).
На аноді окислюється відновник (водень), який віддає електрони у зовнішній ланцюг, а позитивно заряджені іони Н+ надходять електроліт. З іншого кінця ланцюга електрони підходять до катода, який подається повітря (кисень), і йде реакція відновлення (приєднання електронів окислювачем - киснем). Позитивно заряджені іони водню (протони) переносяться електролітом до катода, де з'єднуються з негативними іонами кисню та утворюють воду Н2О. Електроди та електроліт у реакції не беруть участь. Таким чином, на паливний елемент необхідно подавати водень та кисень, видаляти воду та знімати електричний струм. Проблеми з отриманням водню призвели до спроб використовувати інші відновники, зокрема, окис вуглецю, який порівняно просто отримати з вугілля. У 30-ті роки ХХ ст. німецький дослідник Е.Бауер створив лабораторну установку із твердим електролітом для прямого анодного окислення вугілля. В даний час, крім вугілля, можна використовувати практично будь-яке органічне паливо. Замість води у таких паливних елементах вихідним продуктом є вуглекислий газ СО2. Чому паливні елементи є привабливими як джерело електроенергії? По-перше, вони екологічно чистіші, ніж теплові електростанції. Воднево-кисневі паливні елементи виробляють воду, а вуглецеві – вуглекислий газ, причому на одиницю електроенергії набагато менше, ніж теплові електростанції. По-друге, вони мають високий ККД близько 40-60% (у великих теплових електростанцій близько 30%). Наразі розроблено технології з ККД до 90%. Це дозволяє знизити споживання органічного палива принаймні в 2 рази. По-третє, надійність паливних надзвичайно висока. Імовірність безвідмовної роботи оцінюється у "сім дев'яток" або 99,99999%. Типи паливних елементів Ці типи визначаються видом електроліту, використовуваного паливних елементах. 1. Фосфорна кислота. Цей тип паливних елементів зараз серійно виробляється. Їх уже встановлено понад 200 – у лікарнях, готелях, школах, офісах. ККД їх становить 40%, але, крім того, використовується і вихідний продукт – гаряча пара. Робоча температура таких паливних елементах близько 200°C. 2. Мембрани обміну протонів. Ці елементи працюють за нижчої температури (близько 100°C). Мембрани обміну протонів – тонкий шар пластмаси, що дозволяє протонам пройти крізь нього. Пластмаса з обох боків покрита шаром металевих частинок (найчастіше платини), які є активним каталізатором. Такий тип паливних елементів вважається найбільш перспективним для автомобілів та як заміна батарейкам та акумуляторам. 3. Розплавлений карбонат. Елементи з таким електролітом працюють при температурі близько 700°C і можуть працювати з воднем, окисом вуглецю, природним газом, пропаном, дизельним паливом та іншими речовинами. Розроблено промислові установки потужністю від 10 кВт до 2 МВт. Такі паливні елементи є перспективними як стаціонарні електростанції. 4. Тверді оксиди. Замість рідкого електроліту використовують твердий керамічний матеріал. Робоча температура у такому паливному елементі становить до 1000°C. ККД сягає 60%. Демонструється паливний елемент із потужністю 220 кВт. Такі паливні елементи є перспективними як потужні електростанції. 5. Лужний електроліт. Паливні елементи з таким електролітом (КОН) давно використовують у космічних кораблях США. Їхній ККД досягає 70%. Але для комерційних застосувань вони поки що занадто дорогі. 6. Метанол. За структурою такий елемент схожий на елемент з мембраною обміну протонів, але побудований так, щоб вилучати водень рідкого метанолу. ККД близько 40%. Температура температури 50-90°C. 7. Регенеративні паливні елементи. Цей тип паливних елементів перебуває у стадії досліджень. У ньому використовується замкнутий цикл. Вода поділяється на водень та кисень електролізером на сонячних елементах. Водень та кисень надходять у паливний елемент, який виробляє електрику, тепло та воду. Вода знову рециркулює в електролізер, і процес повторюється. Цей тип паливних елементів перспективний для космічних кораблів та станцій.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ У Тихому океані збудують плавуче місто ▪ Джерело живлення Ecosol Powerstick
▪ розділ сайту Захист електроапаратури. Добірка статей ▪ стаття Клейка стрічка. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття Чому довгий час Місяць був відомий лише наполовину? Детальна відповідь ▪ стаття Інженер із захисту інформації. Посадова інструкція
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page