Az RU 2379795 számú szabadalom tulajdonosai:
A találmány szilárd savas elektrolitokat és belső reformáló katalizátorokat alkalmazó, közvetlen hatású alkoholos üzemanyagcellákra vonatkozik. A találmány műszaki eredménye az elem megnövelt fajlagos teljesítménye és feszültsége. A találmány szerint az üzemanyagcella tartalmaz egy anódot, egy katódot, egy szilárd savas elektrolitot, egy gázdiffúziós réteget és egy belső reformáló katalizátort. A belső reformáló katalizátor bármilyen alkalmas reformátort tartalmazhat, és az anód mellett található. Ebben a konfigurációban az üzemanyagcella-katalizátoron végbemenő exoterm reakciókban keletkező hő és az üzemanyagcella-elektrolit ohmos melegítése a hajtóereje az endoterm tüzelőanyag-reformáló reakciónak, amely az alkohol üzemanyagot hidrogénné alakítja. Bármilyen alkoholos tüzelőanyag, például metanol vagy etanol használható. 5 n. és 20 z.p. f-ly, 4 ill.
Műszaki terület
A találmány szilárd savas elektrolitokat alkalmazó, közvetlen hatású alkoholos üzemanyagcellákra vonatkozik.
Korszerű
Az alkoholok a közelmúltban intenzív vizsgálat alá kerültek, mint potenciális tüzelőanyag. Az alkoholok, például a metanol és az etanol különösen kívánatosak üzemanyagként, mivel fajlagos energiájuk ötszöröse-hétszerese a szokásos sűrített hidrogénének. Például egy liter metanol energetikailag egyenértékű 5,2 liter 320 atm nyomásra sűrített hidrogénnel. Ráadásul egy liter etanol energetikailag 7,2 liter 350 atm nyomásra sűrített hidrogénnek felel meg. Az ilyen alkoholok azért is kívánatosak, mert könnyen kezelhetők, tárolhatók és szállíthatók.
A metanol és az etanol sok kutatás tárgyát képezi az alkohol-üzemanyagokkal kapcsolatban. Az etanol cukrot és keményítőt tartalmazó növények fermentációjából nyerhető. A metanolt fa vagy hulladékfa/gabona (szalma) elgázosításából nyerhetjük. A metanol szintézise azonban hatékonyabb. Ezek az alkoholok többek között megújuló erőforrások, ezért várhatóan fontos szerepet játszanak mind az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésében, mind a fosszilis tüzelőanyagoktól való függés csökkentésében.
Az üzemanyagcellákat olyan eszközökként javasolták, amelyek az ilyen alkoholok kémiai energiáját elektromos energiává alakítják. Ebben a tekintetben a polimer elektrolit membránokkal ellátott, közvetlen hatású alkohol üzemanyagcellákat intenzív kutatásnak vetették alá. Pontosabban a közvetlen metanolos üzemanyagcellákat és a közvetlen etanolos üzemanyagcellákat tanulmányozták. A közvetlen etanol üzemanyagcellákkal kapcsolatos kutatások azonban korlátozottak az etanol oxidációjának viszonylagos nehézsége miatt a metanol oxidációjához képest.
E kiterjedt kutatási erőfeszítések ellenére a közvetlen hatású alkoholos üzemanyagcellák teljesítménye továbbra sem kielégítő, főként az elektródkatalizátorok által támasztott kinetikai korlátok miatt. Például a tipikus közvetlen hatású metanol üzemanyagcellák teljesítménysűrűsége körülbelül 50 mW/cm2. Magasabb fajlagos teljesítményszinteket értek el, például 335 mW/cm 2 , de csak rendkívül zord körülmények között (Nafion®, 130°C, oxigén 5 atm és metanol 1 M 2 cm3/perc áramlási sebességnél, nyomáson). 1,8 atm). Hasonlóan, egy direkt etanol üzemanyagcella teljesítménysűrűsége 110 mW/cm 2 hasonló rendkívül zord körülmények között (Nafion® szilícium-dioxid, 140 °C, anód 4 atm, oxigén 5,5 atm). Ennek megfelelően szükség van közvetlen hatású alkoholos üzemanyagcellákra, amelyek nagy teljesítménysűrűséggel rendelkeznek ilyen szélsőséges körülmények hiányában.
A találmány rövid összefoglalása
A jelen találmány szilárd savas elektrolitokat tartalmazó alkoholos üzemanyagcellákra vonatkozik, amelyek belső reformáló katalizátort alkalmaznak. Az üzemanyagcella általában tartalmaz egy anódot, egy katódot, egy szilárd savas elektrolitot és egy belső reformátort. A reformer előírja az alkohol üzemanyag reformálását hidrogén előállítására. A reformáló reakció hajtóereje az üzemanyagcellában végbemenő exoterm reakciók során keletkező hő.
Az üzemanyagcellában szilárd savas elektrolitok alkalmazása lehetővé teszi, hogy a reformer közvetlenül az anód mellé kerüljön. Ezt korábban nem tartották lehetségesnek az ismert reformáló anyagok hatékony működéséhez szükséges magasabb hőmérsékletek és a tipikus polimer elektrolit membránok hőérzékenysége miatt. A hagyományos polimer elektrolit membránokhoz képest azonban a szilárd savas elektrolitok sokkal magasabb hőmérsékletet is elviselnek, ami lehetővé teszi, hogy a reformer az anód mellé, így az elektrolit közelébe kerüljön. Ebben a konfigurációban az elektrolit által termelt hulladékhőt a reformáló elnyeli, és megindítja az endoterm reformáló reakciót.
Rövid leírás a rajzokról
A jelen találmány ezen és egyéb jellemzői és előnyei jobban megérthetők, ha elolvassa a következő részletes leírást, a mellékelt rajzokkal együtt, ahol:
az 1. ábra a jelen találmány egyik kiviteli alakja szerinti üzemanyagcella vázlatos ábrázolása;
A 2. ábra az 1. és 2. példa, valamint az 1. összehasonlító példa szerint kapott üzemanyagcellák teljesítménysűrűsége és cellafeszültsége közötti görbék grafikus összehasonlítása;
A 3. ábra a 3., 4. és 5. példa, valamint a 2. összehasonlító példa szerint kapott üzemanyagcellák teljesítménysűrűsége és cellafeszültsége közötti görbék grafikus összehasonlítása; és
A 4. ábra a 2. és 3. összehasonlító példa szerint kapott üzemanyagcellák teljesítménysűrűsége és cellafeszültsége közötti görbék grafikus összehasonlítása.
A találmány részletes leírása
A jelen találmány szilárd savas elektrolitokat tartalmazó közvetlen alkoholos üzemanyagcellákra vonatkozik, amelyek belső reformáló katalizátort alkalmaznak fizikai érintkezésben egy membránelektród-szerelvénnyel (MEA), amelyet úgy terveztek, hogy alkoholtüzelőanyagot átalakítsanak hidrogén előállítására. Amint fentebb megjegyeztük, az alkoholokban lévő kémiai energiát közvetlenül elektromos energiává alakító üzemanyagcellák teljesítménye nem kielégítő az üzemanyagcella-elektród-katalizátorok által támasztott kinetikai korlátok miatt. Jól ismert azonban, hogy ezek a kinetikai határértékek nagymértékben csökkennek hidrogén üzemanyag használatakor. Ennek megfelelően a jelen találmány reformáló katalizátort vagy reformálót használ az alkohol üzemanyag hidrogénné alakítására, ezáltal csökkentve vagy kiküszöbölve az alkohol üzemanyaggal kapcsolatos kinetikai korlátokat. Az alkoholos tüzelőanyagokat a következő reakciópéldák szerint gőzreformálják:
Metanol hidrogénre: CH 3 OH+H 2 O → 3H 2 +CO 2;
Etanol hidrogénre: C 2 H 5 OH+3H 2 O → 6H 2 + 2CO 2 .
A reformáló reakció azonban erősen endoterm. Ezért a reformálót fel kell melegíteni, hogy megkapjuk a reformáló reakció hajtóerejét. A szükséges hőmennyiség jellemzően körülbelül 59 kJ/mól metanol (ami körülbelül 0,25 mol hidrogén elégetésével egyenértékű) és körülbelül 190 kJ/mol etanol (ami körülbelül 0,78 mol hidrogén elégetésével egyenértékű).
Az üzemanyagcellák működése során az elektromos áram áthaladása következtében hulladékhő keletkezik, melynek hatékony eltávolítása problémás. Ennek a hulladékhőnek a keletkezése azonban természetes választássá teszi a reformátor közvetlenül az üzemanyagcella mellé történő elhelyezését. Egy ilyen konfiguráció lehetővé teszi a hidrogénnek a reformálóból az üzemanyagcellába való ellátását és az üzemanyagcella hűtését, valamint lehetővé teszi, hogy az üzemanyagcella felmelegítse a reformálót, és hajtóerőt generáljon a benne zajló reakciókhoz. Ezt a konfigurációt olvadt karbonát üzemanyagcellákban és metán reformálási reakcióiban használják körülbelül 650 °C hőmérsékleten. Az alkoholreformáló reakciók azonban általában körülbelül 200 °C és körülbelül 350 °C közötti hőmérsékleten mennek végbe, és még nem fejlesztettek ki megfelelő alkoholreformáló üzemanyagcellát.
A jelen találmány ilyen, alkoholos reformálást alkalmazó üzemanyagcellára vonatkozik. Amint az 1. ábrán látható, a jelen találmány szerinti 10 üzemanyagcella általában tartalmaz egy 12 első áramgyűjtő/gázdiffúziós réteget, egy 12a anódot, egy második 14 áramgyűjtő/gázdiffúziós réteget, egy 14a katódot, egy 16 elektrolitot és egy 18 belső reformáló katalizátor. A 12a anód mellett elhelyezett 18 belső reformáló katalizátor. Pontosabban, a 18 reformáló katalizátor az első 12 gázdiffúziós réteg és a 12a anód között van elhelyezve. Bármilyen ismert alkalmas reformáló katalizátor használható 18. A megfelelő reformáló katalizátorok nem korlátozó példái közé tartoznak a Cu-Zn-Al-oxidok keverékei, a Cu-Co-Zn-Al-oxidok keverékei és a Cu-Zn-Al-Zr-oxidok keverékei .
Bármilyen alkoholos üzemanyag, például metanol, etanol és propanol használható. Ezenkívül a dimetil-éter üzemanyagként is használható.
Történelmileg ezt a konfigurációt nem tartották lehetségesnek az alkoholos üzemanyagcellák esetében a reformáló reakció endoterm jellege és az elektrolit hőérzékenysége miatt. A tipikus alkoholos üzemanyagcellák polimer elektrolit membránokat használnak, amelyek nem képesek ellenállni a reformáló katalizátor meghajtásához szükséges hőnek. A jelen találmány szerinti üzemanyagcellákban használt elektrolitok azonban szilárd savas elektrolitokat tartalmaznak, például az US 10/139043 számú, függőben lévő US szabadalmi bejelentésben leírtakat, melynek címe PROTON VEZETŐ MEMBRÁN SZILÁRD SAV ALKALMAZÁSA, amelynek teljes tartalma szintén be van építve. itt hivatkozással. A jelen találmányban elektrolitként használható szilárd sav egyik nem korlátozó példája a CsH2P04. A találmány szerinti üzemanyagcellákban alkalmazott szilárd savas elektrolitok sokkal magasabb hőmérsékletet is elviselnek, ami lehetővé teszi, hogy a reformáló katalizátort közvetlenül az anód mellé helyezzük. Ezenkívül az endoterm reformáló reakció az exoterm reakciók során keletkező hőt fogyasztja el az üzemanyagcellában, termikusan kiegyensúlyozott rendszert alkotva.
Ezeket a szilárd savakat szuperproton fázisaikban használják, és protonvezető membránként működnek a körülbelül 100 °C és körülbelül 350 °C közötti hőmérséklet-tartományban. Ennek a hőmérsékleti tartománynak a felső vége ideális a metanol reformálásához. Annak érdekében, hogy elegendő hőt állítsunk elő a reformálási reakció hajtóerejének létrehozásához, és biztosítsuk a szilárd savas elektrolit protonvezetőképességét, a jelen találmány szerinti üzemanyagcellát előnyösen körülbelül 100 °C és körülbelül 500 °C közötti hőmérsékleten üzemeltetjük. Előnyösebb azonban az üzemanyagcellát körülbelül 200 °C és körülbelül 350 °C közötti hőmérsékleten üzemeltetni. Amellett, hogy nagymértékben javítja az alkoholos üzemanyagcellák teljesítményét, a találmány szerinti alkoholos üzemanyagcellák viszonylag magas üzemi hőmérséklete lehetővé teheti drága fémkatalizátorok, például Pt/Ru és Pt anódnál és katódnál történő cseréjét, kevesebb energiával. drága katalizátor anyagok.
A következő példák és összehasonlító példák szemléltetik a találmány szerinti alkoholos üzemanyagcellák kiváló teljesítményét. Ezek a példák azonban csak illusztrációs célokat szolgálnak, és nem korlátozzák a találmányt ezekre a példákra.
1. példa Metanol üzemanyagcella
13 mg/cm2 Pt/Ru-t használtunk anód elektrokatalizátorként. Cu (30 tömeg%) - Zn (20 tömeg%) - Al használt belső reformáló katalizátor. Katód elektrokatalizátorként 15 mg/cm2 Pt-t használtunk. Az alkalmazott elektrolit 160 μm vastagságú CsH 2 PO 4 membrán volt. Az anódtérbe 100 μl/perc áramlási sebességgel metanol és víz párolt keverékét tápláltuk be. 30%-os nedvesített oxigént vittünk a katódra 50 cm 3 /perc áramlási sebességgel (standard hőmérséklet és nyomás). A metanol:víz arány 25:75 volt. Az elem hőmérsékletét 260 °C-ra állítottuk be.
2. példa Etanol üzemanyagcella
13 mg/cm2 Pt/Ru-t használtunk anód elektrokatalizátorként. Cu (30 tömeg%) - Zn (20 tömeg%) - Al használt belső reformáló katalizátor. Katód elektrokatalizátorként 15 mg/cm2 Pt-t használtunk. Az alkalmazott elektrolit 160 μm vastagságú CsH 2 PO 4 membrán volt. Az anódtérbe etanol és víz párolt keverékét tápláltuk be 100 μl/perc áramlási sebességgel. 30%-os nedvesített oxigént vittünk a katódra 50 cm 3 /perc áramlási sebességgel (standard hőmérséklet és nyomás). Az etanol:víz arány 15:85 volt. Az elem hőmérsékletét 260 °C-ra állítottuk be.
1. összehasonlító példa Tiszta H 2-t használó üzemanyagcella
13 mg/cm2 Pt/Ru-t használtunk anód elektrokatalizátorként. Katód elektrokatalizátorként 15 mg/cm2 Pt-t használtunk. Az alkalmazott elektrolit 160 μm vastagságú CsH 2 PO 4 membrán volt. 3%-os nedvesített hidrogént vezettünk az anódtérbe 100 µl/perc áramlási sebességgel. 30%-os nedvesített oxigént vittünk a katódra 50 cm 3 /perc áramlási sebességgel (standard hőmérséklet és nyomás). Az elem hőmérsékletét 260 °C-ra állítottuk be.
A 2. ábra a teljesítménysűrűség és a cellafeszültség közötti görbéket mutatja az 1. és 2. példában, valamint az 1. összehasonlító példában. Amint látható, a metanol üzemanyagcella (1. példa) 69 mW/cm-es csúcsteljesítménysűrűséget ér el, és 53 mW-os csúcsteljesítménysűrűséget ér el. /cm 2 és egy hidrogén üzemanyagcella (1. összehasonlító példa) 80 csúcsteljesítménysűrűséget ér el.
mW/cm2. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az 1. példa és az 1. összehasonlító példa szerint előállított üzemanyagcellák nagyon hasonlóak, ami azt jelzi, hogy a reformálót tartalmazó metanol üzemanyagcella teljesítménye majdnem olyan jó, mint a hidrogén üzemanyagcelláé, ami jelentős előrelépés. Azonban, amint az a következő példákban és összehasonlító példákban látható, az elektrolit vastagságának csökkentésével további teljesítménysűrűség-növekedés érhető el.
Az üzemanyagcellát CsH 2 PO 4 szuszpenziós leválasztásával készítették porózus, rozsdamentes acél hordozóra, amely gázdiffúziós rétegként és áramgyűjtőként is szolgált. A katód elektrokatalizátor réteget először a gázdiffúziós rétegre vitték fel, majd préselték, mielőtt az elektrolitréteget leválasztották volna. Ezt követően egy anód elektrokatalizátor réteget raktak le, majd a szerkezet végső rétegeként egy második gázdiffúziós elektródát helyeztek el.
Anódelektródaként CsH 2 PO 4, Pt (50 tömeg%) Ru, Pt (40 tömeg%) - Ru (20 tömeg%) és naftalin keveréke C-re (40 tömeg%). használtunk. A komponensek aránya a CsH 2PO 4:Pt-Ru:Pt-Ru-C:naftalin keverékében 3:3:1:0,5 (tömeg). A keveréket összesen 50 mg mennyiségben használjuk fel. A Download Pt és a Ru 5,6 mg/cm 2 és 2,9 mg/cm 2 volt. Az anódelektróda területe 1,74 cm 2 volt.
Katódelektródaként CsH2PO4, Pt, Pt (50 tömeg%), C-ra felvitt (50 tömeg%) és naftalin keverékét használtuk. A komponensek aránya a CsH 2 PO 4:Pt:Pt-C:naftalin keverékében 3:3:1:1 (tömeg). A keveréket összesen 50 mg mennyiségben használjuk fel. A Pt terhelés 7,7 mg/cm2 volt. A katód területe 2,3-2,9 cm 1 volt.
Reformáló katalizátorként CuO-t (30 tömeg%) - ZnO-t (20 tömeg%) - Al 2 O 3 -ot, azaz CuO-t (31 mol%) - ZnO-t (16% mol) - Al 2 O 3 -ot használtunk. A reformáló katalizátort koprecipitációs eljárással állítottuk elő réz-, cink- és alumínium-nitrát-oldat (1 mol/l összfém-koncentráció) és nátrium-karbonát vizes oldata (1,1 mol/l) felhasználásával. A csapadékot ionmentes vízzel mossuk, leszűrjük, és levegőn 120 °C-on 12 órán át szárítjuk. Az 1 g-os szárított port enyhén 3,1 mm vastagságúra és 15,6 mm átmérőjűre préseljük, majd 350 °C-on 2 órán át kalcináljuk.
Az alkalmazott elektrolit 47 μm vastagságú CsH 2 PO 4 membrán volt.
Egy metanol-víz oldatot (43 térfogatszázalék vagy 37 tömegszázalék vagy 25 mólszázalék vagy 1,85 M metanol) vezettünk át egy üveg bepárlón (200 °C) 135 μl/perc áramlási sebességgel. Az elem hőmérsékletét 260 °C-ra állítottuk be.
Az üzemanyagcellát a fenti 3. példa szerint készítettük el, azzal az eltéréssel, hogy az elpárologtatón keresztül (200°C) 114 μl/perc áramlási sebességgel nem metanol-víz keveréket, hanem etanol-víz keveréket tápláltunk be. 36 térfogat% vagy 31 tömeg% vagy 15 mol% vagy 0,98 mol/l etanol).
Az üzemanyagcellát a fenti 3. példa szerint készítettük el, azzal az eltéréssel, hogy 100 μl/perc áramlási sebességgel vodkát (Absolut Vodka, Svédország) (40 térfogatszázalék vagy 34 tömegszázalék, vagy 17 mólszázalék) adagoltunk. metanol-víz helyett.. etanol).
2. összehasonlító példa
A fenti 3. példa szerint tüzelőanyag-cellát állítottunk elő, azzal az eltéréssel, hogy metanol-víz helyett forró vízzel (70 °C) megnedvesített, 100 sccm-en szárított hidrogént használtunk.
3. összehasonlító példa
Egy tüzelőanyag-cellát állítottunk elő a fenti 3. példa szerint, azzal az eltéréssel, hogy nem használtunk reformáló katalizátort, és a cella hőmérsékletét 240 °C-ra állítottuk be.
4. összehasonlító példa
Az üzemanyagcellát a 2. összehasonlító példa szerint állítottuk elő, azzal az eltéréssel, hogy a cella hőmérsékletét 240 °C-ra állítottuk be.
A 3. ábra a teljesítménysűrűség és a cellafeszültség közötti görbéket mutatja a 3., 4. és 5. példa, valamint a 2. összehasonlító példa esetében. Amint látható, a metanol üzemanyagcella (3. példa) 224 mW/cm 2 csúcsteljesítménysűrűséget ér el, ami jelentős növekedést jelent. fajlagos teljesítmény az 1. példa szerint kapott üzemanyagcellához képest, és sokkal vastagabb elektrolittal rendelkezik. Ez a metanolos üzemanyagcella teljesítménye is drámai javulást mutat a belső reformert nem használó metanol üzemanyagcellákhoz képest, amit jobban szemléltet a 4. ábra. Az etanol üzemanyagcella (4. példa) szintén megnövekedett teljesítménysűrűséget és cellafeszültséget mutat egy etanol üzemanyagcella.vastagabb elektrolit membránnal (2. példa). Azonban, amint látható, a metanolos üzemanyagcella (3. példa) jobban teljesít, mint az etanolos üzemanyagcella (4. példa). A vodka üzemanyagcella esetében (5. példa) olyan specifikus teljesítmény érhető el, amely hasonló az etanol üzemanyagcelláéhoz. A 3. ábrán látható módon a metanol üzemanyagcella (3. példa) körülbelül olyan jó teljesítményt mutat, mint a hidrogén üzemanyagcella (2. összehasonlító példa).
A 4. ábra a 3. és 4. összehasonlító példák teljesítménysűrűségének függvényében a cellafeszültség görbéit mutatja. Amint látható, egy reformer nélküli metanol üzemanyagcella (3. összehasonlító példa) lényegesen kisebb teljesítménysűrűséget ér el, mint a hidrogén üzemanyagcellával (4. összehasonlító példa). Ezenkívül a 2., 3. és 4. ábrák azt mutatják, hogy a reformer nélküli metanol üzemanyagcellához (3. összehasonlító példa) képest lényegesen nagyobb teljesítménysűrűség érhető el a reformerrel ellátott metanol üzemanyagcelláknál (1. és 3. példa).
Az előző leírás a találmány jelenleg előnyös megvalósítási módjainak bemutatására szolgál. A jelen találmány tárgyát képező szakterületen és technológiában jártas szakembereknek tisztában kell lenniük azzal, hogy a leírt kiviteli alakokon változtatások és módosítások végezhetők anélkül, hogy lényegesen eltérnének a jelen találmány elveitől, hatókörétől és szellemétől. Ennek megfelelően az előző leírást nem úgy kell tekinteni, mint amely csak a leírt konkrét kiviteli alakokra vonatkozik, hanem úgy kell érteni, hogy összhangban van a következő igénypontokkal és alátámasztja azokat, amelyek a találmány legteljesebb és legobjektívebb oltalmi körét tartalmazzák.
1. Üzemanyagcella, amely tartalmaz egy anód elektrokatalitikus réteget, egy katód elektrokatalitikus réteget, egy szilárd savat tartalmazó elektrolit réteget, egy gázdiffúziós réteget és egy belső reformáló katalizátort az anód elektrokatalitikus réteg mellett úgy elhelyezve, hogy a belső reformáló katalizátor elhelyezkedjen az anód elektrokatalitikus réteg és a gázdiffúziós réteg között, és fizikai érintkezésben van az anód elektrokatalitikus réteggel.
2. Az 1. igénypont szerinti üzemanyagcella, azzal jellemezve, hogy a szilárd savas elektrolit CsH 2PO 4-et tartalmaz.
3. Az 1. igénypont szerinti üzemanyagcella, azzal jellemezve, hogy a reformáló katalizátor Cu-Zn-Al-oxid keverékek, Cu-Co-Zn-Al-oxid keverékek és Cu-Zn-Al-Zr oxid keverékek.
4. Üzemanyagcella üzemeltetési módszere, beleértve:
üzemanyag-ellátás; és az üzemanyagcellát körülbelül 100 °C és körülbelül 500 °C közötti hőmérsékleten üzemeltetjük.
5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üzemanyag alkohol.
6. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagot a metanol, etanol, propanol és dimetil-éter által alkotott csoportból választjuk ki.
7. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üzemanyagcellát körülbelül 200 °C és körülbelül 350 °C közötti hőmérsékleten üzemeltetjük.
8. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reformáló katalizátort Cu-Zn-Al-oxid keverékek, Cu-Co-Zn-Al-oxid keverékek és Cu-Zn-Al-Zr oxid keverékek közül választjuk ki.
9. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektrolit szilárd savat tartalmaz.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd sav CsH2PO4-ot tartalmaz.
11. Üzemanyagcella üzemeltetési módszere, beleértve:
anód elektrokatalitikus réteg kialakítása;
katód elektrokatalitikus réteg kialakítása;
szilárd savat tartalmazó elektrolitréteg kialakítása;
gázdiffúziós réteg kialakulása és
belső reformáló katalizátort képezünk az anód elektrokatalitikus réteg mellett úgy, hogy a belső reformáló katalizátor az anód elektrokatalitikus réteg és a gázdiffúziós réteg között helyezkedik el, és fizikai érintkezésben van az anód elektrokatalitikus réteggel;
üzemanyag-ellátás; és az üzemanyagcellát körülbelül 200 °C és körülbelül 350 °C közötti hőmérsékleten üzemeltetjük.
12. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üzemanyag alkohol.
13. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagot a metanol, etanol, propanol és dimetil-éter által alkotott csoportból választjuk ki.
14. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reformáló katalizátort a Cu-Zn-Al-oxid keverékek, a Cu-Co-Zn-Al-oxid keverékek és a Cu-Zn-Al-Zr-oxid keverékek által alkotott csoportból választjuk ki.
15. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektrolit szilárd savat tartalmaz.
16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd sav CsH2P04-et tartalmaz.
17. Üzemanyagcella üzemeltetési módszere, beleértve:
anód elektrokatalitikus réteg kialakítása;
katód elektrokatalitikus réteg kialakítása;
szilárd savat tartalmazó elektrolitréteg kialakítása;
gázdiffúziós réteg kialakulása és
belső reformáló katalizátort képezünk az anód elektrokatalitikus réteg mellett úgy, hogy a belső reformáló katalizátor az anód elektrokatalitikus réteg és a gázdiffúziós réteg között helyezkedik el, és fizikai érintkezésben van az anód elektrokatalitikus réteggel;
alkoholos üzemanyag ellátása; és az üzemanyagcellát körülbelül 100 °C és körülbelül 500 °C közötti hőmérsékleten üzemeltetjük.
18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagot a metanol, etanol, propanol és dimetil-éter által alkotott csoportból választjuk ki.
19. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üzemanyagcellát körülbelül 200 °C és körülbelül 350 °C közötti hőmérsékleten üzemeltetjük.
20. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reformáló katalizátort Cu-Zn-Al-oxid keverékek, Cu-Co-Zn-Al-oxid keverékek és Cu-Zn-Al-Zr oxid keverékek alkotta csoportból választjuk ki.
21. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd savas elektrolit CsH2P04-et tartalmaz.
22. Üzemanyagcella üzemeltetési módszere, beleértve:
anód elektrokatalitikus réteg kialakítása;
katód elektrokatalitikus réteg kialakítása;
szilárd savat tartalmazó elektrolitréteg kialakítása;
gázdiffúziós réteg kialakulása és
belső reformáló katalizátort képezünk az anód elektrokatalitikus réteg mellett úgy, hogy a belső reformáló katalizátor az anód elektrokatalitikus réteg és a gázdiffúziós réteg között helyezkedik el, és fizikai érintkezésben van az anód elektrokatalitikus réteggel;
alkoholos üzemanyag ellátása; és az üzemanyagcellát körülbelül 200 °C és körülbelül 350 °C közötti hőmérsékleten üzemeltetjük.
A találmány szilárd savas elektrolitokat és belső reformáló katalizátorokat alkalmazó, közvetlen hatású alkoholos üzemanyagcellákra vonatkozik
Sztori
Az első elem, úgy tűnik, egy orosz (ez fontos) egyszerű ceruzából készült ólomból, a test pedig egy sördugó volt. Mindezt a konyhai tűzhelyen fűtötték. Az elektrolit Digger csőtisztító por volt, ami a címke szerint NaOH. Mivel sikerült valamilyen áramot szereznem, úgy gondoltam, hogy valószínűleg tényleg működhet egy ilyen elem. A dobozok elkezdtek szivárogni a varratoknál (a forrasztás lúgtól korrodálódott), és nem is emlékszem, mi volt az eredmény. Komolyabb élmény kedvéért vettem egy rozsdamentes acél görgőt. Azonban nem történt vele semmi. Nem csak 0,5 volt a feszültség, hanem rossz irányba is irányították. Kiderült az is, hogy a ceruzából származó szenek nagyon szeretnek alkatrészeikre omlani. Nyilvánvalóan nem egy grafitkristályból készültek, hanem porból vannak összeragasztva. Ugyanez a sors érte az ujjelemekből származó rudakat. Néhány villanymotor keféit is vásárolták, de azok a helyek, ahol az ólomhuzal bekerül a kefébe, gyorsan leromlott. Ráadásul az egyik kefepárról kiderült, hogy rezet vagy más fémet tartalmaznak (keféknél ez történik).
Miután erősen vakartam a fejem, úgy döntöttem, hogy a megbízhatóság érdekében jobb, ha egy edényt ezüstből és egy darab szénből készítek - a Jaco által leírt technológia szerint, azaz szintereléssel. Az ezüst mérsékelt pénzbe kerül (az árak ingadoznak, de valahol 10-20 rubel grammonként). Láttam teát, ami sokkal többe kerül.
Ismeretes, hogy az ezüst a NaOH-olvadékban stabil, míg a vas ferrátokat, például Na2FeO4-et ad. Mivel általában a vasnak változó vegyértéke van, ionjai legalábbis elméletben "rövidzárlatot" okozhatnak az elemben. Ezért úgy döntöttem, hogy először az ezüst tokot nézem meg, mivel az egyszerűbb. Először egy réz-nikkel ezüstözött kanalat vásároltak, és ecsettel tesztelve azonnal kiderült, hogy 0,9 V-os nyitott áramkör a kívánt polaritással, valamint meglehetősen nagy áramerősséggel. Ezt követően (nem gyakorlatilag, hanem elméletileg) kiderült, hogy az ezüst lúgban is oldható nátrium-peroxid Na2O2 jelenlétében, amely levegő befújásakor bizonyos mennyiségben képződik. Hogy ez az elemben vagy a szén védelme alatt történik, az ezüst biztonságos - nem tudom.
A kanál nem bírta sokáig. Az ezüstréteg megduzzadt, és abbahagyta a munkát. A kupronikkel lúgokban instabil (mint a legtöbb anyag a világon). Ezt követően egy ezüstérméből készítettem egy speciális üveget, amelyen rekordteljesítményt, 0,176 watt kaptam.
Mindez egy közönséges városi lakásban, a konyhában történt. Soha nem égtem meg, nem raktam tüzet, és csak egyszer öntöttem olvadt lúgot a tűzhelyre (a zománc azonnal korrodált). A használt eszköz a legegyszerűbb volt. Ha sikerül kideríteni a megfelelő vasfajtát és az elektrolit összetételét, akkor minden nem teljesen kar nélküli férfi készíthet ilyen elemet a térdére.
2008-ban több „megfelelő vasfajta” is megjelent. Például élelmiszeripari rozsdamentes acél, konzervdobozok, elektromos acélok mágneses áramkörökhöz, valamint alacsony széntartalmú acélok - st1ps, st2ps. Minél kevesebb a szén, annál jobb a teljesítmény. Úgy tűnik, hogy a rozsdamentes acél rosszabbul működik, mint a tiszta vas (mellesleg sokkal drágább). "Norvég lap" vas, ez is svéd - ez a vas, amely virágzó módon Svédországban készült faszénre, és nem tartalmazott több mint 0,04% szenet. Ilyen alacsony széntartalom ma már csak az elektromos acélokban található. Valószínűleg a legjobb a csészéket elektromos acéllemezből bélyegzéssel készíteni
Ezüst pohár készítése
2008-ban kiderült, hogy a vaspohár is jól működik, ezért mindent eltávolítok, ami az ezüst poharat érinti. Érdekes volt, de most már lényegtelen.
Megpróbálhatja grafitot használni. De nem volt időm. Kértem a sofőr nénitől egy trolibusz kürtöt, de ez már a kísérleti eposz végén volt. Kipróbálhatja a motorok keféit is, de gyakran rézzel készülnek, ami sérti a kísérlet tisztaságát. Két lehetőségem volt az ecsetekre, az egyik rézzel készült. A ceruzák nem adnak eredményt, mert kicsi a felületük, és kényelmetlen róluk áramot eltávolítani. A lúgban lévő elemek szétesnek
(valami történik a kötőanyaggal). Általánosságban elmondható, hogy a grafit a legrosszabb üzemanyag az elem számára, mint pl ez a leginkább vegyszerálló. Ezért az elektródát "őszintén" gyártjuk. Szenet veszünk (nagyáruházban vettem nyírfaszenet grillezéshez), lehetőleg finomra daráljuk (először porcelánmozsárban őröltem, aztán vettem egy kávédarálót). Az iparban az elektródákat több szénfrakcióból készítik, egymással keverve. Semmi sem akadályoz meg abban, hogy ugyanezt tegye. A port kiégetik, hogy növeljék elektromos vezetőképességét: néhány percig melegíteni kell a lehető legmagasabb hőmérsékletre (1000 vagy több). Természetesen levegő hozzáférés nélkül.
Ehhez két egymásba ágyazott bádogdobozból készítettem kovácsot. Közöttük száraz agyagdarabokat halmoznak fel hőszigetelés céljából. Mindkét doboz alja át van szúrva, hogy legyen hova levegőt fújni. A belső tégely meg van töltve szénnel (amelyek tüzelőanyagként működnek), közéjük egy fémdobozt - "tégelyt" helyeztek, konzervdobozból bádogból ki is gurítottam. A dobozba papírzacskóba csomagolt szénport töltenek. A szénnel ellátott köteg és az "tégely" falai között résnek kell lennie. Homokkal van borítva, így nincs levegő hozzáférés. A szenet meggyújtják, majd az alján lévő lyukakon át fújják egy közönséges hajszárítóval. Mindez meglehetősen tűzveszélyes - szikrák repülnek. Védőszemüvegre van szükség, és azt is meg kell nézni, hogy ne legyenek függönyök, benzines hordók és egyéb gyúlékony tárgyak a közelben. Jobb lenne, ha az esős évszakban (eső között) valahol zöld pázsiton csinálnánk ilyesmit. Elnézést, de lusta vagyok megrajzolni ezt az egész szerkezetet. Szerintem nélkülem is kitalálhatod.
Ezután egy bizonyos mennyiségű cukrot adunk az égetett porhoz szemmel (valószínűleg a harmadától a feléig). Ez egy kötőanyag. Aztán - egy kis víz (amikor piszkos volt a kezem és lusta voltam kinyitni a csapot, csak beleköptem és víz helyett sört tettem bele, nem tudom mennyit számít; nagyon valószínű, hogy a szerves anyag fontos.Mindezt alaposan elkeverjük habarcsban.Egy képlékeny massza legyen.Ebből a masszából kell elektródát formázni.Minél jobban összenyomod,annál jobb.Vettem egy dugaszolt csődarabot és kalapált szenet a csőbe. kisebb csővel, kalapáccsal. Hogy a termék ne essen szét a tubusból való eltávolításkor ", a csőbe való tömés előtt több papírperemet is belehelyeztem. A dugó legyen kivehető, és még jobb - ha a cső hosszában fűrészelve és bilincsekkel összekötve, majd préselés után egyszerűen leválaszthatod a bilincseket és épségben megkaphatod a széndarabot. Kivehető dugó esetén ki kell préselni a kész munkadarabot
csövek (széteshet). Az én szénem átmérője 1,2-1,5 cm, hossza 4-5 cm.
A kész formát szárítjuk. Ehhez nagyon kicsi tűzön bekapcsoltam a gáztűzhelyet, egy üres konzervdobozt fejjel lefelé tettem rá, és szenet tettem az aljára. A szárításnak elég lassúnak kell lennie, hogy a vízgőz ne szakítsa el a munkadarabot. Miután az összes víz elpárolgott, a cukor elkezd "forrni". Karamelllá válik, és összeragasztja a széndarabokat.
Lehűlés után a szénben egy hosszirányú (a szimmetriatengelye mentén) kerek lyukat kell fúrni, amelybe a kisülési elektródát be kell helyezni. Lyuk átmérője - nem emlékszem, szerintem 4 mm. Ezzel az eljárással már minden lefedhető, mert törékeny a szerkezet. Először 2 mm-es fúróval fúrtam, majd óvatosan (kézi) bővítettem 3 mm-es és 4 mm-es fúrókkal, vagy akár tűreszelővel, már nem emlékszem pontosan. Ez a lyuk elvileg már a formázási szakaszban elkészíthető. De ez -
árnyalatok.
Miután mindent megszárított és fúrt, tüzelni kell. Az általános jelentése az, hogy meglehetősen egyenletes hőmérséklet-emelkedés esetén a szenet erős és egyenletes melegítésnek kell alávetni levegő nélkül egy ideig (kb. 20 percig). Fokozatosan kell felmelegíteni, hűteni - szintén. Hőmérséklet - minél magasabb, annál jobb. Lehetőleg több mint 1000. Volt
narancssárga (közelebb a fehérhez) vas hevítése egy rögtönzött kovácsban. Az ipari elektródákat sok napig égetik, nagyon zökkenőmentes hőellátással és hőelvezetéssel. Végül is ez a kerámia, ami törékeny. Nem tudom garantálni, hogy a szén nem reped meg. Szemből csináltam mindent. A szén egy része azonnal megrepedt a működés megkezdésekor.
Tehát a szén készen áll. A lehető legkisebb ellenállással kell rendelkeznie. Az ellenállás mérésekor ne érintse meg a szenet a teszter tűkkel, hanem vegyen két sodrott huzalt, támasztja őket a szén oldalához (nem a rúd végén, hanem egyszerűen az átmérő mentén), és erősen nyomja meg az ujjaival. (csak hogy ne repedjen meg), lásd az ábrát, az ábrán rózsaszín amorf massza - ezek az ujjak összeszorítják a drótszálakat.
Ha az ellenállás 0,3-0,4 ohm (a teszterem érzékenységének határán volt), akkor ez egy jó szén. Ha több, mint 2-3 ohm, akkor rossz (a fajlagos teljesítmény kicsi lesz). Ha a szén nem sikeres, megismételheti a tüzelést.
Az égetés után elkészítjük a kisülési elektródát. Ez egy ezüst csík vagy vas - 2008 hossza a szén hosszának kétszerese vagy valamivel kisebb,
széles - két lyuk átmérője. Vastagság - mondjuk 0,5 mm. Ebből egy hengert kell hengerelni, amelynek külső átmérője egyenlő
lyuk átmérője. De a henger nem fog működni, mert túl kicsi a szélessége, akkor kapsz egy hengert, amelynek hosszanti nyílása van. Ez a rés fontos a hőtágulás kompenzálásához. Ha teli hengert készítesz, akkor az ezüst hevítéskor széttöri a szenet.
A "henger" be van helyezve a szénbe. Győződjön meg arról, hogy szorosan illeszkedik a lyukba. Ennek két oldala van: a túlzott erő eltöri a szenet, gyenge erővel nem lesz elegendő érintkezés (nagyon fontos). Lásd a rajzot.
Ez a dizájn nem azonnal született meg, nekem tökéletesebbnek tűnik, mint azok a bilincsek, amelyek Jaco szabadalmában vannak. Először is, egy ilyen érintkezéssel az áram nem a hengeres szén sugara mentén folyik, hanem a sugara mentén, ami lehetővé teszi az elektromos veszteségek jelentős csökkentését. Másodszor, a fémeknek nagyobb a hőtágulási együtthatója, mint a szénnek, így a szén fémbilincssel való érintkezése hevítéskor gyengül. Az én esetemben a kontaktus megerősödik, vagy megtartja erejét. Harmadszor, ha a kisülési elektróda nem ezüstből készült, akkor a szén megvédi az oxidációtól. Kérem adjon szabadalmat!
Most újra megmérheti az ellenállást, az egyik pólus áramvezető elektróda lesz. A teszterem egyébként 0,3 ohm-os - ez már az érzékenység határa, ezért jobb, ha egy ismert feszültségű áramot kihagyunk és megmérjük az erősségét.
Levegőellátás
Egy acélrudat veszünk egy nagy kapacitású golyóstollal. Lehetőleg üresen. Eltávolítjuk a blokkot a labdával együtt - csak egy vascső marad. Óvatosan eltávolítjuk a tészta maradványait (nekem nem jött be túl jól, majd elszenesedett a paszta, ami megnehezítette az életet). Először ezt vízzel kell megtenni, majd jobb, ha többször meggyújtjuk a rudat egy égő lángjában. A tinta pirolizálódik, ami után szén lesz, amit ki lehet szedni.
Ezután találunk egy másik csövet, amellyel ezt a rudat (forró lesz) összekötjük az akváriumi kompresszorból kivezető PVC csővel, amely a hal kondicionálására szolgál. Mindennek nagyon szorosnak kell lennie. A PVC csőre állítható bilincset teszünk, mert a leggyengébb kompresszor is túl sok levegőt ad. Ideális esetben ezüst csövet kell készíteni, nem acélt, és ez még sikerült is, de nem tudtam biztosítani a szoros kapcsolatot az ezüstcső és a PVC vezeték között. A közbenső csövek erősen maratták a levegőt (azonos hőközök miatt), így végül rátelepedtem egy acélrúdra. Természetesen ez a probléma megoldható, de ehhez csak időt és erőfeszítést kellett szánni, és fel kell venni a helyzetnek megfelelő készüléket. Általában ebben a részben erősen eltértem Jaco szabadalmától. Nem tudtam olyan rózsát készíteni, amilyennek ő festett (és hogy őszinte legyek, akkor nem tartottam elég jónak a dizájnt).
Itt egy kis kitérőt kell tennünk, és meg kell beszélnünk, hogy Jaco mennyire helytelenül ábrázolta elemének munkáját. Nyilvánvaló, hogy az oxigén valahol a katódon ionos formába kerül, az O2 + 4e- \u003d 2O2- képlet szerint, vagy valami hasonló reakció, ahol az oxigén redukálódik és összekapcsolódik valamivel. Vagyis fontos a levegő, az elektrolit és a katód hármas érintkezésének biztosítása. Ez akkor fordulhat elő, ha levegőbuborékok érintkeznek a porlasztó fémével és az elektrolittal. Azaz minél nagyobb a porlasztó összes lyuk kerülete, annál nagyobbnak kell lennie az áramerősségnek. Továbbá, ha ferde élű poharat készít, akkor a háromszoros érintkezési felület is megnőhet, lásd az 1. ábrát.
Egy másik lehetőség az, amikor az oldott oxigént redukáljuk a katódon. Ebben az esetben a hármas érintkezési felület nem igazán számít, de csak a buborékok felületének maximalizálása szükséges az oxigén oldódásának felgyorsítása érdekében. Igaz, ebben az esetben nem világos, hogy az oldott oxigén miért nem oxidálja közvetlenül, elektrokémiai reakció nélkül (az elektromos áramkört "megkerülve") a szenet. Nyilvánvalóan a csésze anyagának katalitikus tulajdonságai fontosak ebben az esetben. Oké, ez mind dalszöveg. Mindenesetre fel kell osztania a jet kis buborékokra. Azok a kísérletek, amelyeket erre tettem, nem jártak különösebben sikerrel.
Ehhez vékony lyukakat kellett készíteni, amiből kiderült, hogy sok probléma volt.
Először is, a vékony lyukak gyorsan eltömődnek, mert. vaskorrodálódik, rozsda- és szénmaradványok (ne feledje, hogy valamikor paszta volt a tollból) kiesik a rúdból, és betömi a lyukakat.
Másodszor, a lyukak mérete nem egyenlő, és nehéz rákényszeríteni a levegő egyidejű áramlását az összes lyukból.
Harmadszor, ha két lyuk van a közelben, akkor a buborékok még azelőtt összeolvadnak, mielőtt eltörnének.
Negyedszer, a kompresszor egyenetlenül szállítja a levegőt, és ez valahogy befolyásolja a buborékok méretét is (úgy tűnik, egy buborék egy nyomásra felpattan). Mindez könnyen megfigyelhető, ha egy átlátszó tégelybe vizet öntünk, és a benne lévő porlasztót teszteljük. Természetesen a lúgnak más a viszkozitása és a felületi feszültsége, így tippelni kell. Soha nem tudtam leküzdeni ezeket a problémákat és plusz a hőrések miatti levegőszivárgás problémáját. Ezen szivárgások miatt a porlasztó nem tudott működni, mivel ehhez felületi feszültséget kell leküzdeni. Itt mutatkoztak meg teljes mértékben a bilincsek hiányosságai. Hiába húzza meg őket, hevítés közben még mindig meglazulnak. Végül áttértem egy egyszerű golyóstoll utántöltő porlasztóra, amely csak egy buboréksugarat termelt. Nyilvánvalóan, hogy ezt normális módon megtehesse, gondosan meg kell szabadulnia a szivárgásoktól, jelentős nyomás alatt kell levegőt szállítani (több, mint az akváriumi kompresszor által létrehozott) és kis lyukakon keresztül.
A tervezés ezen részét őszintén szólva rosszul dolgoztam ki...
Szerelés
Minden. Az egészet összerakva. Mindent fel kell szerelni a bilincsekre úgy, hogy
1. Nem volt rövidzárlat a tartószerkezeten keresztül.
2. A szén nem érintette a levegőt fújó csövet, valamint a falakat
csésze. Ez nehéz lesz, mert a rések kicsik, a bilincsek vékonyak, és a lúg gurgulázni fog, amikor az elem működik. Az arkhimédeszi erő is hat majd, ami mindent oda tol, ahol nem szükséges, valamint a felületi feszültség ereje, amely a szenet más tárgyakhoz vonzza. Az ezüst puhává válik a hőtől. Ezért végül a kisülőelektróda végéhez fogóval tartottam a szenet. Rossz volt. A normál működéshez továbbra is fedőt kell készíteni (úgy tűnik, csak porcelánból - az agyag lúgba ázik és elveszíti erejét, esetleg sült agyagot használhat). A fedél elkészítésének ötlete Jaco szabadalmában van. A lényeg, hogy elég jól tartsa a szenet, mert. enyhe ferdítéssel is hozzáér a csészéhez az alján. Ehhez nagy magasságúnak kell lennie. Nem sikerült ilyen porcelántakarót felvennem, agyagból kerámiát csinálni - sem (minden, amit agyagból próbáltam, hamar megrepedt, úgy látszik, valahogy rosszul égettem el). Az egyetlen apró trükk, hogy hőszigetelésként fémburkolatot és még rosszul égetett agyagréteget használnak. Ez az út sem olyan egyszerű.
Egyszóval számomra az elem kialakítása is használhatatlan volt.
Célszerű olyan szerszámot is előkészíteni, amivel egy darab szenet kaphatunk, ami leeshet az elektródáról és beleeshet a lúgba. Egy darab szén leeshet és beleeshet a lúgba, akkor rövidzárlat lesz. Ilyen szerszámom volt egy hajlított acélcsipesz, amit fogóval fogtam. A vezetékeket visszük - az egyik a fogantyúhoz, a másik a kisülési elektródához. Lehet forrasztani, bár én két fémlemezt használtam és csavarokkal összecsavartam (minden gyerek fémtervezőtől van). A lényeg az, hogy megértsük, hogy az egész szerkezet alacsony feszültségen működik, és minden csatlakozást jól kell kialakítani. Megmérjük az ellenállást elektrolit hiányában az elektródák között - ügyelünk arra, hogy nagy legyen (legalább 20 ohm). Megmérjük az összes csatlakozás ellenállását - ügyelünk arra, hogy kicsik legyenek. Összegyűjtjük a sémát a terheléssel. Például 1 ohm ellenállás és sorba kapcsolt ampermérő. A tesztelőknél az ampermérő alacsony ellenállása csak az amper mérési egységei módban fordul elő, célszerű előre tájékozódni. Bekapcsolhatja az amper mértékegység-váltási módot (az áramerősség 0,001 és 0,4 A között lesz), vagy sorosan csatlakoztatott ampermérő helyett párhuzamosan kapcsolhat be egy voltmérőt (a feszültség 0,2 és 0,9 V között lesz). Kívánatos biztosítani a kísérlet során a körülmények megváltoztatásának lehetőségét a szakadási feszültség, a rövidzárlati áram és az 1 ohm terhelésű áram mérése érdekében. És jobb, ha az ellenállást is meg lehet változtatni: 0,5 ohm, 1 ohm és 2 ohm, hogy megtalálja azt, amelynél a maximális teljesítmény érhető el.
Az akváriumból bekapcsoljuk a kompresszort és a bilincset úgy tekerjük, hogy a levegő alig folyjon (és mellesleg a bevezető vezeték teljesítményét vízbe merítve kell ellenőrizni. Mivel a lúg sűrűsége 2,7, ezért ennek megfelelően nagyobb mélységbe kell meríteni.Teljes tömítettség nem szükséges, a lényeg, hogy ilyen mélységben valami gurgulázzon a cső végéről.
Elővigyázatossági intézkedések
Ezután jön a munka az alkáli olvadékkal. Hogyan magyarázzuk el, hogy mi az alkáli olvadék? Szappan van a szemedben? Kellemetlen, igaz? Tehát a NaOH olvadék is szappan, csak 400 fokra melegítik, és több százszor maróbb.
Az olvadt lúggal végzett munka során védőintézkedések kötelezőek!
Elsősorban, a jó védőszemüveg elengedhetetlen. Rövidlátó vagyok, ezért két szemüveget hordtam - felül műanyag védőszemüveget, alatta üveget. A védőszemüvegnek nemcsak elölről, hanem oldalról is védenie kell a fröccsenés ellen. Ilyen lőszerben biztonságban éreztem magam. A védőszemüveg ellenére egyáltalán nem ajánlatos az arcát közelebb vinni a készülékhez.
A szemen kívül a kezet is védeni kell. Nagyon óvatosan csináltam mindent, így a végén már "elsajátítottam" és pólóban dolgoztam. Ez azért hasznos, mert néha a legapróbb lúgfröccsenések is a kezedre jutnak olyan égési sérülést okozva, hogy több napig sem felejted el, milyen anyaggal van dolgod.
De természetesen kesztyű volt a kezén. Először is, gumi háztartás (nem a legvékonyabb), és a tetejükön - a tenyér hátuljából kilógó pattanásos rongypattanások. Megnedvesítettem őket vízzel, hogy fel tudjam venni a forró tárgyakat. Egy ilyen kesztyűben a kezek többé-kevésbé védettek. De ügyelni kell arra, hogy a külső kesztyű soha ne legyen túl nedves. Az elektrolitba hulló vízcsepp azonnal felforr, miközben az elektrolit nagyon szépen kifröccsen. Ha ez megtörténik (és ez háromszor is megtörtént velem), akkor problémák vannak a légzőrendszerrel. Ezekben az esetekben azonnal visszafojtottam a lélegzetem, anélkül, hogy befejeztem volna a lélegzetem (a kajakos gyakorlat segít, hogy ne essünk pánikba ilyen helyzetekben), és egészségesen kidobtam a konyhából.
Általában a légzőszervek védelme érdekében jó szellőzésre van szükség a kísérlet során. Az én esetemben ez csak piszkozat volt (nyár volt). De ideális esetben egy motorháztetőnek vagy szabad levegőnek kell lennie.
Mivel a lúg kifröccsenése elkerülhetetlen, a csésze közvetlen közelében mindent valamilyen mértékben lúg borít be. Ha puszta kézzel veszi, megéghet. A kísérlet befejezése után mindent ki kell mosni, beleértve a kesztyűt is.
Égés esetén is mindig volt a közelben egy edény vízzel és egy edény hígított ecettel, hogy semlegesítsem a lúgot súlyos égés esetén. Az ecet soha nem jött be szerencsére, és nem tudom megmondani, hogy érdemes-e egyáltalán használni. Égés esetén azonnal mossa le bő vízzel a lúgot. Van egy népi gyógymód is égési sérülésekre - vizelet. Úgy tűnik, ez is segít.
Valójában az elemmel dolgozik
Öntsön száraz NaOH-t egy pohárba (a Diggert csőtisztításhoz vettem). Hozzáadhat MgO-t és más összetevőket, például CaCO3-at (fogpor vagy kréta) vagy MgCO3-at (MgO-t a barátaim bányásztak). Gyújtsa meg az égőt és melegítse fel. Mivel a NaOH rendkívül higroszkópos, ezt azonnal meg kell tennie (és szorosan zárja le a zacskót NaOH-val). Jó lenne megbizonyosodni arról, hogy az üveget minden oldalról hő veszi körül - az áramerősség NAGYON erősen függ a hőmérséklettől. Azaz készíts egy rögtönzött égésteret és irányítsd bele az égő lángját (arra is figyelni kell, hogy az égőnél lévő tartály ne robbanjon fel, szerintem ezek az égők ebből a szempontból elég gyengén készültek, mivel Már írtam, hogy ehhez forró gázok ne esjenek a patronra, és jobb, ha normál helyzetben tartjuk, és nem "fejjel lefelé").
Néha kényelmesebb az égő lángját felülről hozni, de ez azután történik, hogy minden elolvadt. Majd ezzel egyidőben felmelegítik a befecskendező csövet, ami kisüti az elektródát (és rajta keresztül a szenet), az üveg tetejét, ahol a legtöbb légbuborék van). Ha emlékezetem nem csal, a legnagyobb eredményt így sikerült elérni.
Egy idő után a lúg olvadni kezd, és térfogata csökken. A port úgy kell önteni, hogy az üveg 2/3 magasságban legyen megtöltve (a lúg kifolyik a kapilláris és a fröccsenés miatt). A légbevezető cső nekem nem működött jól (a hőtágulás miatt megnőnek a hézagok, szivárgások, illetve a jó hőleadás miatt lúg megszilárdulhat benne). Néha a levegő teljesen leállt. Ennek kijavításához a következőket tettem:
1. Tisztítás. (átmeneti enyhe levegőellátás növelése)
2. Kelj fel. (kisebb lesz a nyomás és a levegő kiszorítja a lúgoszlopot
csövek)
3. Bemelegítés (kivesszük az üvegből és égővel melegítjük fel, hogy a permetezőben lévő lúg megolvadjon).
Általában az elem vörös hőhőmérsékleten kezd jól működni (a lúg izzani kezd). Ugyanakkor a hab elkezd folyni (ez a CO2), és felvillanó pattanások hallatszanak (hogy hidrogénről van-e szó, vagy a CO ég ki, még mindig nem értem).
Az elemből 0,025 watt/cm2 vagy összesen 0,176 watt maximális teljesítményt sikerült elérni, 1,1 ohm terhelési ellenállás mellett. Ezzel egy időben ampermérővel mértem az áramerősséget. És meg lehetett mérni a feszültségesést a terhelésen.
Elektrolit degeneráció
Rossz mellékreakció lép fel az elemben
NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.
Vagyis egy idő után (tíz perc) minden megkeményedik (a szóda olvadáspontja - nem emlékszem, de körülbelül 800). Ez egy ideig leküzdhető több lúg hozzáadásával, de végül nem számít - az elektrolit megszilárdul. Ennek kezeléséhez lásd az oldal többi oldalát, az UTE oldalától kezdődően Általánosságban elmondható, hogy a NaOH a probléma ellenére is használható, ahogy Jaco is írta szabadalmában. Mert van mód arra, hogy NaOH-t nyerjünk Na2CO3-ból. Például az égetett mész kiszorítása a Na2CO3 + CaOH = 2NaOH + CaCO3 reakcióval, ami után a CaCO3 kalcinálható, és újra CaO-t kapunk. Igaz, ez a módszer nagyon energiaigényes, és az elem általános hatékonysága nagyon csökken, és a komplexitás nő. Ezért úgy gondolom, hogy továbbra is meg kell keresni a SARA-ban talált elektrolit stabil összetételét. Elképzelhető, hogy ezt úgy lehet megtenni, hogy az Egyesült Államok Szabadalmi Hivatalának adatbázisában (http://www.uspto.gov) megtaláljuk a SARA szabadalmi bejelentéseket, különösen azért, mert azok korábban már engedélyezett szabadalmakká válhattak. De még nem vettem a kezembe. Tulajdonképpen maga ez az ötlet csak ezeknek az anyagoknak az elkészítése során merült fel. Úgy tűnik, hamarosan megcsinálom.
Eredmények, gondolatok és következtetések
Itt lehet, hogy ismétlem magam egy kicsit. Nem ezüsttel lehet kezdeni, hanem azonnal vassal. Amikor megpróbáltam használni a csalót
rozsdamentes acélból, rosszul csináltam. Most már értem, hogy ennek az első oka az alacsony hőmérséklet és az elektródák közötti nagy rés. Cikkében Jacques azt írja, hogy a vassal végzett rossz munka annak a ténynek köszönhető, hogy az olaj a vasra ég, és egy második szénelektróda képződik, ezért nagyon óvatosan meg kell tisztítani a vasat a legkisebb olajnyomoktól, és vasat is kell használni.
alacsony széntartalmú. Lehet, hogy igen, de mégis úgy gondolom, hogy van egy másik, fontosabb oka is. A vas változó vegyértékű elem. Feloldódik és "zárlatot" képez. Ezt támasztja alá a színváltás is. Ezüst használatakor az elektrolit színe nem változik (az ezüst a legellenállóbb fém az olvadt lúgok hatásával szemben). Nál nél
Vas használatakor az elektrolit megbarnul. Ezüst használatakor a nyitott áramköri feszültség eléri a 0,9 V-ot vagy magasabbat. Vas használatakor lényegesen kevesebb (nem emlékszem pontosan, de nem több, mint 0,6V) Arról, hogy milyen vasat kell használni, hogy minden jól működjön, más oldalakon van. Még egy kicsit a vízgőzről, amiről a SARA ír. Egyrészt mindenkinek jó (elméletileg): nem engedi, hogy a vas feloldódjon (az alkálifém-ferrátok forró vízzel való bomlásának reakciója ismert, olyasmi, hogy Na2FeO4 + H2O = 2NaOH + Fe2O3) ill. , úgy tűnik, meg kell változtatnia az egyensúlyt egy rossz mellékreakcióban. Megnéztem a NaOH+CO2=Na2CO3+H2O reakció termodinamikáját az F*A*C*T online programmal (http://www.crct.polymtl.ca/FACT/index.php) Minden hőmérsékleten a az egyensúly nagyon erősen jobbra tolódik el, vagyis a víz nem valószínű, hogy jelentősen kiszorítja a szén-dioxidot a nátrium-oxiddal való kombinációból. Lehetséges, hogy a NaOH-Na2CO3 ötvözetben változik a helyzet, vagy vizes oldat keletkezik, de nem tudom, hogyan deríthetem ki. Szerintem ebben az esetben a gyakorlat az igazság kritériuma.
A gőzzel végzett kísérletek során a fő dolog, amivel találkozhatunk, a kondenzáció. Ha valahol az út mentén attól a helytől, ahol a víz belép a légvezetékbe, bármelyik fal hőmérséklete 100 C alá csökken, a víz lecsapódhat, majd a légárammal csepp formájában a lúgba kerül. Ez nagyon veszélyes, és minden áron el kell kerülni. Különösen veszélyes, hogy a falak hőmérsékletét nem olyan egyszerű mérni. Én magam gőzzel nem próbáltam semmit.
Általában természetesen nem egy lakásban, hanem legalább egy vidéki házban kell ilyen munkát végezni, és azonnal készíteni kell egy nagyobb elemet. Ehhez természetesen nagyobb kemence kell az égetéshez, egy nagy "kályha" az elem melegítéséhez, és több alapanyag. De sokkal kényelmesebb lesz az összes részlettel dolgozni. Különösen igaz ez magára az elem készülékére, amihez nem volt burkolatom. Egy nagy fedelet sokkal egyszerűbb elkészíteni, mint egy kicsit.
Az ezüstről. Az ezüst persze nem olyan olcsó. De ha elég vékonyra készíti az ezüstelektródát, akkor az ezüsttel ellátott cella költséghatékony lehet. Például legyen lehetőség 0,1 mm vastag elektróda készítésére. Az ezüst plaszticitásával és alakíthatóságával ez könnyű lesz (az ezüstöt tekercseken keresztül nagyon vékony fóliába lehet húzni, és még ezt is szerettem volna, de nem volt tekercs). Körülbelül 10 g / cm ^ 3 sűrűséggel egy köbcentiméter ezüst körülbelül 150 rubelbe kerül. 100 négyzetcentiméternyi elektródafelületet ad. 200 cm ^ 2-t is kaphat, ha vesz két lapos szenet, és közéjük helyez egy ezüsttányért. Az általam elért 0,025 W / cm ^ 2 fajlagos teljesítménnyel 5 watt vagy 30 rubel / watt vagy 30 000 rubel / kilowatt teljesítményt mutat. A kialakítás egyszerűsége miatt arra lehet számítani, hogy a kilowattos elem megmaradt alkatrészei (tűzhely, légszivattyú) lényegesen olcsóbbak lesznek. Ebben az esetben a test porcelánból készülhet, amely viszonylag ellenáll az alkáli olvadéknak. Az eredmény nem túl drága, még a kis teljesítményű benzines erőművekhez képest sem. A szélmalmokkal és termoelektromos generátorokkal felszerelt napelemek pedig messze lemaradnak. Az ár további csökkentése érdekében megpróbálhat ezüstözött rézből készült edényt készíteni. Ebben az esetben az ezüstréteg akár 100-1000-szer vékonyabb lesz. Igaz, a cupronickel kanállal végzett kísérleteim sikertelenül végződtek, így nem világos, mennyire lesz ellenálló az ezüstbevonat. Vagyis még az ezüst használata is elég jó kilátásokat nyit. Az egyetlen dolog, ami itt elbukhat, az az, ha az ezüst nem elég erős.
Bővebben a test anyagairól. Állítólag az elem működése során nagy jelentősége van a nátrium-peroxidoknak, például a Na2O2-nak, aminek akkor kell előfordulnia, amikor levegőt fújnak NaOH-ba. Magas hőmérsékleten a peroxid szinte minden anyagot korrodál. Kísérleteket végeztek a nátrium-peroxid olvadékot tartalmazó különféle anyagokból készült tégelyek tömegveszteségének mérésére. A legellenállóbbnak a cirkónium bizonyult, ezt követte a vas, majd a nikkel, majd a porcelán. Az ezüst nem jutott be a legjobb négy közé. Sajnos nem emlékszem pontosan, mennyire stabil az ezüst. Írtak az Al2O3 és MgO jó ellenállásáról is. De a vas által elfoglalt második hely optimizmusra inspirál.
Valójában ez minden.
A mobil elektronika évről évre, ha nem egy hónapra, egyre elérhetőbb és elterjedtebb. Itt vannak laptopok, PDA-k, digitális fényképezőgépek, mobiltelefonok, és sok mindenféle hasznos és nem túl eszköz. Mindezek az eszközök pedig folyamatosan új funkciókat, erősebb processzorokat, nagyobb színes képernyőket, vezeték nélküli kapcsolatot kapnak, miközben méretük csökken. De a félvezető technológiákkal ellentétben ennek a mobil menazsériának az energiatechnológiái egyáltalán nem ugrásszerűek.
A hagyományos akkumulátorok és elemek nyilvánvalóan nem elegendőek ahhoz, hogy az elektronikai ipar legújabb vívmányait jelentős ideig táplálják. Megbízható és nagy kapacitású akkumulátorok nélkül pedig a mobilitás és a vezeték nélküliség lényege elveszik. A számítógépipar tehát egyre aktívabban dolgozik a problémán alternatív áramforrások. És az eddigi legígéretesebb irány itt van üzemanyagcellák.
Az üzemanyagcellák alapelvét Sir William Grove brit tudós fedezte fel 1839-ben. Az "üzemanyagcella" atyjaként ismert. William Grove elektromos áramot termelt úgy, hogy hidrogént és oxigént von ki. Miután leválasztotta az akkumulátort az elektrolitikus celláról, Grove meglepődve tapasztalta, hogy az elektródák elkezdték elnyelni a felszabaduló gázt és áramot termelni. Egy folyamat megnyitása a hidrogén elektrokémiai "hideg" égetése Jelentős esemény volt az energiaszektorban, és a jövőben az olyan ismert elektrokémikusok, mint Ostwald és Nernst, nagy szerepet játszottak az üzemanyagcellák elméleti megalapozásának és gyakorlati megvalósításának kialakításában, és nagy jövőt jósoltak számukra.
Magamat az "üzemanyagcella" (Fuel Cell) kifejezés később jelent meg - 1889-ben javasolta Ludwig Mond és Charles Langer, akik olyan berendezést próbáltak létrehozni, amely levegőből és széngázból villamos energiát állít elő.
Az oxigénben történő normál égés során a szerves tüzelőanyag oxidálódik, és a tüzelőanyag kémiai energiája nem hatékonyan alakul át hőenergiává. De kiderült, hogy lehetséges oxidációs reakciót végrehajtani, például hidrogént oxigénnel elektrolit környezetben, és elektródák jelenlétében elektromos áramot kapni. Például, ha hidrogént juttatunk egy elektródába lúgos környezetben, elektronokat kapunk:
2H2 + 4OH- → 4H2O + 4e-
amelyek a külső áramkörön áthaladva belépnek a szemközti elektródába, amelyre az oxigén belép és ahol a reakció végbemegy: 4e- + O2 + 2H2O → 4OH-
Látható, hogy a létrejövő 2H2 + O2 → H2O reakció ugyanaz, mint a hagyományos égésnél, de üzemanyagcellában, vagy más módon - elektrokémiai generátor, elektromos áramot kapunk nagy hatásfokkal és részben hővel. Megjegyzendő, hogy az üzemanyagcellákban tüzelőanyagként szén, szén-monoxid, alkoholok, hidrazin és egyéb szerves anyagok is használhatók, oxidálószerként pedig levegő, hidrogén-peroxid, klór, bróm, salétromsav stb.
Az üzemanyagcellák fejlesztése erőteljesen folytatódott külföldön és Oroszországban, majd a Szovjetunióban is. Az üzemanyagcellák tanulmányozásában nagymértékben hozzájáruló tudósok közül V. Jaco, P. Yablochkov, F. Bacon, E. Bauer, E. Justi, K. Kordes említhető. A múlt század közepén új támadás kezdődött az üzemanyagcella-problémák ellen. Ez részben annak köszönhető, hogy a védelmi kutatások eredményeként új ötletek, anyagok és technológiák születtek.
Az egyik tudós, aki jelentős lépést tett az üzemanyagcellák fejlesztésében, P. M. Spiridonov volt. Spiridonov hidrogén-oxigén elemei 30 mA/cm2 áramsűrűséget adott, ami akkoriban nagy eredménynek számított. Az 1940-es években O. Davtyan egy berendezést hozott létre a szénelgázosítással nyert generátorgáz elektrokémiai elégetésére. Az elem térfogatának minden köbméteréből Davtyan 5 kW teljesítményt kapott.
Ez volt első szilárd elektrolit üzemanyagcella. Nagy hatásfokú volt, de idővel az elektrolit használhatatlanná vált, cserélni kellett. Ezt követően, az ötvenes évek végén Davtyan olyan erőteljes berendezést hozott létre, amely mozgásba hozza a traktort. Ugyanebben az években T. Bacon angol mérnök tervezett és épített egy 6 kW összteljesítményű, 80%-os hatásfokú, tiszta hidrogénnel és oxigénnel üzemelő üzemanyagcellás akkumulátort, de az akkumulátor teljesítmény-tömeg arányát. túl kicsinek bizonyult - az ilyen cellák alkalmatlanok voltak a gyakorlati használatra és túl drágák.
A következő években az egyedülállók ideje elmúlt. Az űrrepülőgépek alkotói érdeklődni kezdtek az üzemanyagcellák iránt. Az 1960-as évek közepe óta dollármilliókat fektettek be az üzemanyagcella-kutatásba. Tudósok és mérnökök ezreinek munkája tette lehetővé egy új szint elérését, és 1965. Az üzemanyagcellákat az Egyesült Államokban a Gemini 5 űrszondán, majd később az Apollo űrszondán tesztelték a Holdra való repülésekhez és a Shuttle program keretében.
A Szovjetunióban az NPO Kvantnál üzemanyagcellákat fejlesztettek ki, szintén az űrben való használatra. Ezekben az években már új anyagok jelentek meg - ioncserélő membránon alapuló szilárd polimer elektrolitok, új típusú katalizátorok, elektródák. És mégis, a működő áramsűrűség kicsi volt - 100-200 mA / cm2-en belül, és az elektródák platinatartalma több g / cm2 volt. Sok probléma volt a tartóssággal, stabilitással, biztonsággal kapcsolatban.
Az üzemanyagcellák gyors fejlődésének következő szakasza az 1990-es években kezdődött. múlt században és a mai napig tart. Ennek oka az új, hatékony energiaforrások iránti igény, amely egyrészt a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során növekvő üvegházhatású gázkibocsátás globális környezeti problémája, másrészt az ilyen tüzelőanyagok kimerülése miatt következik be. Mivel az üzemanyagcellában a hidrogén égésének végterméke víz, ezért a környezeti hatás szempontjából ezeket tekintik a legtisztábbnak. A fő probléma csak az, hogy hatékony és olcsó módot találjunk a hidrogén előállítására.
Az üzemanyagcellák és hidrogéngenerátorok fejlesztésébe történő milliárdos pénzügyi befektetéseknek technológiai áttörést kell elérniük, és valóra kell váltaniuk a mindennapi életben való felhasználásukat: mobiltelefonok celláiban, autókban, erőművekben. Már jelenleg is olyan autóipari óriások, mint a "Ballard", "Honda", "Daimler Chrysler", "General Motors" mutatnak be 50 kW-os üzemanyagcellás személygépkocsikat és buszokat. Számos cég fejlődött demonstrációs erőművek tüzelőanyagcellás szilárd oxid-elektrolittal, legfeljebb 500 kW teljesítménnyel. Az üzemanyagcellák teljesítményének javításában elért jelentős áttörés ellenére azonban még mindig sok a megoldásra váró probléma a költségükkel, megbízhatóságukkal és biztonságukkal kapcsolatban.
Az üzemanyagcellában az elemektől és az akkumulátoroktól eltérően az üzemanyagot és az oxidálószert is kívülről táplálják be. Az üzemanyagcella csak közvetítő a reakcióban, és ideális körülmények között szinte örökké tarthat. Ennek a technológiának az a szépsége, hogy valójában az üzemanyagot elégetik az elemben, és a felszabaduló energiát közvetlenül elektromos árammá alakítják. A tüzelőanyag közvetlen égetése során oxigénnel oxidálódik, és az ilyenkor felszabaduló hőt hasznos munkavégzésre fordítják.
Az üzemanyagcellában, akárcsak az akkumulátorokban, az üzemanyag oxidációs és oxigénredukciós reakciói térben elkülönülnek, és az „égési” folyamat csak akkor megy végbe, ha a cella árammal látja el a terhelést. Ez olyan dízel áramfejlesztő, csak dízel és generátor nélkül. Ráadásul füst, zaj, túlmelegedés nélkül és sokkal nagyobb hatásfokkal. Ez utóbbi azzal magyarázható, hogy egyrészt nincsenek köztes mechanikai eszközök, másrészt az üzemanyagcella nem hőmotor, és ennek következtében nem engedelmeskedik a Carnot-törvénynek (vagyis a hatékonyságát nem a a hőmérséklet különbség).
Az oxigént oxidálószerként használják az üzemanyagcellákban. Sőt, mivel elegendő oxigén van a levegőben, nem kell aggódni az oxidálószer utánpótlás miatt. Ami az üzemanyagot illeti, az hidrogén. Tehát az üzemanyagcellában a reakció lezajlik:
2H2 + O2 → 2H2O + villamos energia + hő.
Az eredmény hasznos energia és vízgőz. Eszközében a legegyszerűbb protoncserélő membrán üzemanyagcella(lásd az 1. ábrát). Működése a következő: a sejtbe jutó hidrogén katalizátor hatására elektronokra és pozitív töltésű hidrogénionokra H+ bomlik. Ezután egy speciális membrán lép működésbe, amely itt elektrolit szerepét tölti be egy hagyományos akkumulátorban. Kémiai összetételéből adódóan a protonokat átengedi magán, de az elektronokat megtartja. Így az anódon felhalmozódott elektronok többlet negatív töltést, a hidrogénionok pedig pozitív töltést hoznak létre a katódon (az elem feszültsége kb. 1V).
A nagy teljesítmény létrehozásához egy üzemanyagcellát sok cellából állítanak össze. Ha bekapcsolja az elemet a terhelésben, akkor az elektronok átfolynak rajta a katódra, áramot hozva létre és befejezve a hidrogén oxigénnel történő oxidációját. Az ilyen üzemanyagcellákban katalizátorként általában szénszálra lerakódott platina mikrorészecskéket használnak. Szerkezetének köszönhetően egy ilyen katalizátor jól átadja a gázt és az elektromosságot. A membrán általában a Nafion kéntartalmú polimerből készül. A membrán vastagsága tizedmilliméter. A reakció során természetesen hő is felszabadul, de abból nincs annyi, így az üzemi hőmérséklet 40-80 °C körül marad.
1. ábra. Az üzemanyagcella működési elve
Vannak más típusú üzemanyagcellák is, amelyek főként a használt elektrolit típusában különböznek. Szinte mindegyikhez hidrogénre van szükség üzemanyagként, így felmerül a logikus kérdés: hol lehet beszerezni. Természetesen lehetséges lenne palackokból sűrített hidrogént használni, de azonnal problémák merülnek fel ennek a nagyon gyúlékony gáznak a nagy nyomáson történő szállításával és tárolásával kapcsolatban. A hidrogént természetesen kötött formában is használhatjuk, mint a fémhidrid akkumulátorokban. Kitermelésének és szállításának feladata azonban továbbra is fennáll, mert a hidrogéntöltő állomások infrastruktúrája nem létezik.
Azonban itt is van megoldás - folyékony szénhidrogén üzemanyag használható hidrogénforrásként. Például etil- vagy metil-alkohol. Igaz, itt már szükség van egy speciális kiegészítő eszközre - egy üzemanyag-átalakítóra, amely magas hőmérsékleten (metanol esetében valahol 240 ° C körül lesz) átalakítja az alkoholokat gázhalmazállapotú H2 és CO2 keverékévé. De ebben az esetben már nehezebb a hordozhatóságra gondolni - az ilyen eszközöket jó helyhez kötötten vagy helyhez kötötten használni, de a kompakt mobil berendezésekhez valami kevésbé terjedelmes kell.
És itt elérkeztünk ahhoz a készülékhez, amelyet szinte az összes legnagyobb elektronikai gyártó iszonyatos erővel fejleszt - metanol üzemanyagcella(2. ábra).
2. ábra. Az üzemanyagcella metanolos működési elve
A hidrogén és a metanol üzemanyagcellák közötti alapvető különbség az alkalmazott katalizátor. A metanol üzemanyagcellában lévő katalizátor lehetővé teszi a protonok közvetlenül az alkoholmolekulából való elvonását. Így az üzemanyaggal kapcsolatos probléma megoldódott - a metil-alkoholt tömegesen állítják elő a vegyipar számára, könnyen tárolható és szállítható, a metanolos üzemanyagcella töltéséhez pedig elegendő az üzemanyagpatron cseréje. Igaz, van egy jelentős mínusz - a metanol mérgező. Ráadásul a metanolos üzemanyagcellák hatásfoka sokkal alacsonyabb, mint a hidrogénes üzemanyagcelláké.
Rizs. 3. Metanol üzemanyagcella
A legcsábítóbb lehetőség az etil-alkohol tüzelőanyagként való használata, mivel a tetszőleges összetételű és erősségű alkoholos italok gyártása és forgalmazása világszerte jól ismert. Az etanolos üzemanyagcellák hatásfoka azonban sajnos még a metanolos üzemanyagcellákénál is alacsonyabb.
Amint azt az üzemanyagcella-fejlesztés sokéves ideje alatt megjegyeztük, különféle típusú üzemanyagcellákat építettek. Az üzemanyagcellákat elektrolit és üzemanyag típusa szerint osztályozzák.
1. Szilárd polimer hidrogén-oxigén elektrolit.
2. Szilárd polimer metanol üzemanyagcellák.
3. Elemek lúgos elektroliton.
4. Foszforsav üzemanyagcellák.
5. Üzemanyagcellák olvadt karbonátokon.
6. Szilárd oxid üzemanyagcellák.
Ideális esetben az üzemanyagcellák hatásfoka nagyon magas, de valós körülmények között a nem egyensúlyi folyamatokhoz kapcsolódó veszteségek jelentkeznek, mint például: az elektrolit és az elektródák fajlagos vezetőképességéből adódó ohmos veszteségek, aktiválási és koncentrációs polarizáció, diffúziós veszteségek. Ennek eredményeként az üzemanyagcellákban termelt energia egy része hővé alakul. A szakemberek erőfeszítései ezen veszteségek csökkentését célozzák.
Az ohmos veszteségek fő forrása, valamint az üzemanyagcellák magas árának oka a perfluorozott szulfokationos ioncserélő membránok. Jelenleg alternatív, olcsóbb protonvezető polimereket keresnek. Mivel ezeknek a membránoknak (szilárd elektrolitoknak) a vezetőképessége csak víz jelenlétében ér el elfogadható értéket (10 Ω/cm), az üzemanyagcellába szállított gázokat speciális berendezésben még nedvesíteni kell, ami szintén megnöveli az üzemanyagcella költségét. rendszer. A katalitikus gázdiffúziós elektródákban főként platinát és néhány más nemesfémet használnak, amelyek pótlását egyelőre nem találták. Bár az üzemanyagcellák platinatartalma néhány mg/cm2, nagyméretű akkumulátorok esetén mennyisége eléri a több tíz grammot.
Az üzemanyagcellák tervezésénél nagy figyelmet fordítanak a hőelvezető rendszerre, mivel nagy áramsűrűségnél (1 A/cm2-ig) a rendszer önmelegszik. A hűtéshez az üzemanyagcellában speciális csatornákon keringő vizet használnak, alacsony teljesítmény mellett pedig levegőt fújnak.
Tehát az elektrokémiai generátor modern rendszere az üzemanyagcellás akkumulátoron kívül számos kiegészítő eszközzel „benőtt”, például: szivattyúk, kompresszor levegőellátáshoz, hidrogén bemenet, gáz-párásító, hűtőegység, gázszivárgás-ellenőrző rendszer, DC-AC konverter, vezérlő processzor és egyebek Mindez oda vezet, hogy az üzemanyagcellás rendszer költsége 2004-2005-ben 2-3 ezer $/kW volt. Szakértők szerint az üzemanyagcellák 50-100 dollár/kW áron válnak majd használhatóvá a közlekedésben és a helyhez kötött erőművekben.
Az üzemanyagcellák mindennapi életbe való bevezetéséhez az olcsóbb alkatrészek mellett új eredeti ötletekre és megközelítésekre kell számítani. Különösen a nanoanyagok és a nanotechnológiák használatához fűződnek nagy remények. Például a közelmúltban több vállalat bejelentette ultrahatékony katalizátorok létrehozását, különösen az oxigénelektródák számára, amelyek különböző fémekből származó nanorészecskék klaszterein alapulnak. Ezenkívül beszámoltak nem membrános üzemanyagcella-konstrukciókról, amelyekben folyékony üzemanyagot (pl. metanolt) táplálnak be az üzemanyagcellába egy oxidálószerrel együtt. Szintén érdekes a kidolgozott koncepció a szennyezett vizekben működő, oldott levegő oxigénjét oxidálószerként, illetve szerves szennyeződéseket üzemanyagként fogyasztó bioüzemanyag cellákról.
Szakértők azt jósolják, hogy az üzemanyagcellák a következő években belépnek a tömegpiacra. A fejlesztők ugyanis egymás után lépnek túl a technikai problémákon, sikerekről számolnak be, és üzemanyagcellás prototípusokat mutatnak be. Például a Toshiba bemutatott egy kész metanol üzemanyagcellás prototípust. Mérete 22x56x4,5 mm, teljesítménye kb. 100mW. Egy utántöltés 2 kocka tömény (99,5%-os) metanolból 20 órányi MP3 lejátszó működéshez elegendő. A Toshiba kereskedelmi forgalomba hozott üzemanyagcellát mobiltelefonok táplálására. Ismét ugyanaz a Toshiba mutatott be egy 275x75x40 mm-es laptop tápegységet, amely lehetővé teszi, hogy egy töltéssel 5 órán keresztül működjön a számítógép.
Nem sokkal marad el a Toshiba és egy másik japán cég - a Fujitsu. 2004-ben egy olyan elemet is bevezetett, amely 30%-os vizes metanolos oldaton működik. Ez az üzemanyagcella egyetlen 300 ml-es utántöltéssel 10 órán át működött, és ugyanakkor 15 watt teljesítményt adott.
A Casio olyan üzemanyagcellát fejleszt, amelyben a metanolt először H2 és CO2 gázok keverékévé dolgozzák fel egy miniatűr üzemanyag-átalakítóban, majd betáplálják az üzemanyagcellába. A demó során a Casio prototípusa 20 órán keresztül táplált egy laptopot.
A Samsung az üzemanyagcellák terén is hírnevet szerzett magának – 2004-ben bemutatta 12 W-os prototípusát, amelyet egy laptop meghajtására terveztek. Általánosságban elmondható, hogy a Samsung az üzemanyagcellákat elsősorban a negyedik generációs okostelefonokban kívánja használni.
Azt kell mondanom, hogy a japán cégek általában nagyon alaposan közelítették meg az üzemanyagcellák fejlesztését. Még 2003-ban olyan vállalatok, mint a Canon, Casio, Fujitsu, Hitachi, Sanyo, Sharp, Sony és Toshiba egyesítették erőiket, hogy közös üzemanyagcellás szabványt dolgozzanak ki a laptopok, mobiltelefonok, PDA-k és más elektronikus eszközök számára. Az amerikai cégek, amelyekből szintén sok van ezen a piacon, többnyire a katonasággal kötött szerződések alapján dolgoznak, és üzemanyagcellákat fejlesztenek az amerikai katonák villamosítására.
A németek sem maradnak le – a Smart Fuel Cell cég üzemanyagcellákat ad el egy mobil iroda táplálására. A Smart Fuel Cell C25 névre keresztelt készülék mérete 150x112x65mm, és akár 140 wattórát is képes leadni egy töltéssel. Ez körülbelül 7 órán át elegendő a laptop áramellátásához. Ezután a patron cserélhető, és folytathatja a munkát. A metanolos patron mérete 99x63x27 mm, súlya 150g. Maga a rendszer 1,1 kg-ot nyom, így nem nevezhető teljesen hordozhatónak, de mégis egy teljesen kész és kényelmes készülék. A cég emellett üzemanyagmodult is fejleszt a professzionális videokamerák táplálására.
Általánosságban elmondható, hogy az üzemanyagcellák majdnem beléptek a mobil elektronikai piacra. A gyártóknak az utolsó műszaki problémákat is meg kell oldaniuk a tömeggyártás megkezdése előtt.
Először is meg kell oldani az üzemanyagcellák miniatürizálásának kérdését. Végtére is, minél kisebb az üzemanyagcella, annál kevesebb energiát tud termelni – ezért folyamatosan fejlesztenek új katalizátorokat és elektródákat, amelyek kis méretekkel lehetővé teszik a munkafelület maximalizálását. Itt nagyon jól jönnek a legújabb fejlesztések a nanotechnológiák és nanoanyagok (például nanocsövek) területén. Az elemek (üzemanyag- és vízszivattyúk, hűtőrendszerek és tüzelőanyag-átalakítás) csővezetékeinek miniatürizálására ismét egyre inkább a mikroelektromechanika vívmányait használják fel.
A második fontos kérdés, amellyel foglalkozni kell, az ár. Végül is a legtöbb üzemanyagcellában a nagyon drága platinát használják katalizátorként. A gyártók egy része ismét megpróbálja a legtöbbet kihozni a már jól bevált szilíciumtechnológiából.
Ami az üzemanyagcellák más felhasználási területeit illeti, az üzemanyagcellák ott már szilárdan meghonosodtak, bár még nem váltak általánossá sem az energiaszektorban, sem a közlekedésben. Már sok autógyártó bemutatta üzemanyagcellás koncepcióautóját. Üzemanyagcellás buszok közlekednek a világ több városában. A Canadian Ballard Power Systems egy sor helyhez kötött generátort gyárt 1-től 250 kW-ig. Ugyanakkor a kilowattgenerátorokat úgy tervezték, hogy egy lakást azonnal ellátjanak árammal, hővel és meleg vízzel.
Beillesztem a betöltő tömlő csatlakozóját az üzemanyagtöltő nyakba és fél fordulattal elfordítom, hogy tömítsem a csatlakozást. A billenőkapcsoló kattanása és a töltőállomáson a LED villogása hatalmas h3 felirattal jelzi, hogy megkezdődött a tankolás. Egy perc – és megtelt a tank, mehet!
Az elegáns karosszériakontúrok, az ultraalacsony felfüggesztés, az alacsony profilú slickek igazi versenyfajtát adnak ki. Az átlátszó burkolaton keresztül láthatja a csővezetékek és kábelek bonyolultságát. Valahol láttam már hasonló megoldást... Na igen, az Audi R8-on a motor is látszik a hátsó ablakon keresztül. Az Audi azonban hagyományos benzines, és ez az autó hidrogénnel működik. A BMW Hydrogen 7-hez hasonlóan, de ez utóbbival ellentétben itt nincs belső égésű motor. Az egyetlen mozgó alkatrész a kormánymű és az elektromos motor forgórésze. Az energiát pedig egy üzemanyagcella biztosítja. Ezt az autót a szingapúri Horizon Fuel Cell Technologies cég adta ki, amely üzemanyagcellák fejlesztésére és gyártására szakosodott. 2009-ben a brit Riversimple cég már bemutatott egy városi hidrogén-autót, amelyet Horizon Fuel Cell Technologies üzemanyagcellás hajt. Az Oxfordi és Cranfieldi Egyetemmel együttműködésben fejlesztették ki. A Horizon H-racer 2.0 azonban egyéni fejlesztés.
Az üzemanyagcella két porózus elektródából áll, amelyek katalizátorréteggel vannak bevonva és protoncserélő membránnal vannak elválasztva. Az anódkatalizátoron lévő hidrogén protonokká és elektronokká alakul, amelyek az anódon és egy külső elektromos áramkörön keresztül a katódra jutnak, ahol a hidrogén és az oxigén újraegyesülve vizet képez.
"Megy!" - Gagarin-stílusban megbök a könyökével a főszerkesztő. De nem olyan gyorsan: először „fel kell melegíteni” az üzemanyagcellát részleges terhelés mellett. A váltókapcsolót „bemelegítés” módba kapcsolom („bemelegítés”), és megvárom a megadott időt. Aztán minden esetre teljesen feltöltöm a tankot. Most pedig menjünk: a gép simán zümmögve a motorral halad előre. Lenyűgöző a dinamika, bár mi mást várhatunk el egy elektromos autótól – a pillanat minden sebességnél állandó. Bár nem sokáig - egy teli hidrogéntartály csak néhány percig bírja (a Horizon azt ígéri, hogy a közeljövőben kiad egy új verziót, amelyben a hidrogént nem nyomás alatti gázként tárolják, hanem egy porózus anyag tartja meg egy adszorberben) . Igen, és őszintén szólva nem túl jól irányítható - csak két gomb van a távirányítón. De mindenesetre kár, hogy ez csak egy rádióvezérlésű játék, ami 150 dollárba került. Nem bánnánk, ha egy igazi üzemanyagcellás autót vezetnénk erőműként.
A tartály, egy merev burkolatban elasztikus gumitartály, tankoláskor megnyúlik, és üzemanyag-szivattyúként működik, „bepréseli” a hidrogént az üzemanyagcellába. A tartály „utántöltésének” elkerülése érdekében az egyik szerelvény egy műanyag csővel csatlakozik egy vészhelyzeti nyomáscsökkentő szelephez.
Kitöltő oszlop
Csináld magad
A Horizon H-racer 2.0 SKD (do-it-yourself) készletként érkezik, megvásárolható például az Amazonon. Összeszerelése azonban nem nehéz - csak helyezze a helyére az üzemanyagcellát és rögzítse csavarokkal, csatlakoztassa a tömlőket a hidrogéntartályhoz, az üzemanyagcellához, a betöltőcsonkhoz és a vészszelephez, és már csak a felsőtestet kell feltenni. helyén, nem feledkezve meg az első és a hátsó lökhárítóról sem. A készlethez tartozik egy töltőállomás, amely víz elektrolízisével fogadja a hidrogént. Két AA elemmel működik, és ha azt szeretné, hogy az energia teljesen "tiszta" legyen - napelemekből (azokat is tartalmazza).
www.popmech.ru
Hogyan készítsünk üzemanyagcellát saját kezűleg?
Természetesen a tüzelőanyag-mentes rendszerek folyamatos működésének biztosításának problémájára a legegyszerűbb megoldás egy kész másodlagos energiaforrás beszerzése hidraulikus vagy bármilyen más alapon, de ebben az esetben biztosan nem lehet elkerülni. járulékos költségek, és ebben a folyamatban meglehetősen nehéz bármilyen ötletet megfontolni a kreatív gondolatok repülésére. Ezenkívül az üzemanyagcella saját kezű készítése egyáltalán nem olyan nehéz, mint első pillantásra gondolná, és ha szükséges, még a legtapasztalatlanabb mester is megbirkózik a feladattal. Ezen túlmenően, több mint kellemes bónusz lesz ennek az elemnek az alacsony költségei, mivel minden előnye és jelentősége ellenére teljesen biztonságos lesz a rendelkezésre álló rögtönzött eszközökkel.
Ugyanakkor az egyetlen árnyalat, amelyet a feladat elvégzése előtt figyelembe kell venni, az az, hogy rendkívül alacsony fogyasztású készüléket készíthet saját kezűleg, és a fejlettebb és összetettebb telepítések kivitelezését továbbra is képzett szakemberekre kell bízni. . Ami a munka sorrendjét és a műveletek sorrendjét illeti, először is be kell fejezni az ügyet, amelyhez a legjobb vastag falú plexi (legalább 5 centiméter) használata. A ház falainak ragasztásához és belső válaszfalak rögzítéséhez, amelyhez a legjobb vékonyabb plexit használni (3 milliméter elegendő), ideális a kétkompozit ragasztó használata, bár ha szeretné, kiváló minőségű is készíthet forrassza magát a következő arányokkal: 100 gramm kloroformra - 6 gramm forgács ugyanabból a plexiből.
Ebben az esetben a folyamatot kizárólag a motorháztető alatt kell végrehajtani. Ahhoz, hogy a házat úgynevezett lefolyórendszerrel szereljük fel, óvatosan kell fúrni egy átmenő lyukat az elülső falába, amelynek átmérője pontosan megegyezik a gumidugó méreteivel, amely egyfajta tömítésként szolgál a tokot és az üveg leeresztő csövet. Ami magának a csőnek a méreteit illeti, ideális szélessége öt vagy hat milliméter, bár mindez a tervezett szerkezet típusától függ. Valószínűbb az a vita, hogy az üzemanyagcella készítéséhez szükséges elemek listájában felsorolt régi gázálarc némi meglepetést okoz a cikk potenciális olvasói körében. Eközben ennek a készüléknek az összes előnye a légzésvédő rekeszeiben található aktív szénben rejlik, amelyet később elektródaként is használhatnak.
Mivel púderes állagról beszélünk, a dizájn javításához nylon harisnyára lesz szükség, amiből könnyen lehet zacskót készíteni és szenet rakni oda, különben egyszerűen kiborul a lyukból. Ami az elosztási funkciót illeti, az üzemanyag az első kamrában koncentrálódik, míg az üzemanyagcella normál működéséhez szükséges oxigén éppen ellenkezőleg, az utolsó, ötödik rekeszben kering. Magát az elektródák között elhelyezkedő elektrolitot speciális oldattal (125-2 milliliter paraffinos benzinnel) kell impregnálni, és ezt még azelőtt meg kell tenni, hogy a levegő elektrolitot a negyedik rekeszbe helyezzük. A megfelelő vezetőképesség biztosítása érdekében a szén tetejére előforrasztott huzalokkal ellátott rézlemezeket helyeznek, amelyeken keresztül az elektródákról áramot továbbítanak.
Ez a tervezési szakasz nyugodtan tekinthető a végső szakasznak, amely után a kész készüléket feltöltik, amelyhez elektrolitra van szükség. Elkészítéséhez egyenlő arányban össze kell keverni az etil-alkoholt desztillált vízzel, és fokozatosan kell bevezetni a maró káliumot 70 gramm/pohár folyadék mennyiségben. A legyártott készülék első tesztje a plexi ház első (üzemanyag-folyadék) és harmadik (etil-alkoholból és lúgból készült elektrolit) tartályának egyidejű megtöltéséből áll.
www.uznay-kak.ru
Hidrogén üzemanyagcellák | LEVENT
Sokáig szerettem volna mesélni az Alfaintek cég másik irányáról. Ez a hidrogén üzemanyagcellák fejlesztése, értékesítése és szervize. Azonnal el akarom magyarázni az oroszországi üzemanyagcellák helyzetét.
A meglehetősen magas költségek és az ilyen üzemanyagcellák töltésére szolgáló hidrogénállomások teljes hiánya miatt várhatóan nem fognak eladni Oroszországban. Ennek ellenére Európában, különösen Finnországban, ezek az üzemanyagcellák évről évre egyre népszerűbbek. mi a titok? Nézzük meg. Ez a készülék környezetbarát, könnyen kezelhető és hatékony. Ott jön a segítség az embernek, ahol elektromos energiára van szüksége. Magával viheti útra, kirándulásra, használhatja vidéken, lakásban autonóm áramforrásként.
Az üzemanyagcellában az elektromosságot a hengerből származó hidrogén fém-hidriddel és a levegő oxigénjével történő kémiai reakciójával állítják elő. A henger nem robbanásveszélyes, és évekig tárolható a szekrényben, a szárnyakban várva. Talán ez az egyik fő előnye ennek a hidrogéntárolási technológiának. A hidrogén tárolása az egyik fő probléma a hidrogénüzemanyag fejlesztésében. Egyedülálló új, könnyű üzemanyagcellák, amelyek a hidrogént biztonságosan, csendesen és károsanyag-kibocsátásmentesen alakítják hagyományos elektromos árammá.
Ez a fajta áram olyan helyeken használható, ahol nincs központi áram, vagy vészáramforrásként.
Ellentétben a hagyományos akkumulátorokkal, amelyeket a töltési folyamat során fel kell tölteni, és egyidejűleg le kell választani az áramfogyasztóról, az üzemanyagcella „okos” eszközként működik. Ez a technológia megszakítás nélküli áramellátást biztosít a teljes használati idő alatt, az üzemanyagtartály cseréjekor fennálló teljesítmény fenntartásának egyedülálló funkciója miatt, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy soha ne kapcsolja ki a fogyasztót. Zárt tokban az üzemanyagcellák több évig tárolhatók anélkül, hogy hidrogén veszítenének és teljesítményük csökkenne.
Az üzemanyagcellát tudósok és kutatók, rendfenntartók, vízimentők, hajó- és kikötőtulajdonosok, valamint bárki számára tervezték, akinek vészhelyzet esetén megbízható áramforrásra van szüksége. Kaphat 12 voltos vagy 220 voltos feszültséget, és akkor lesz elegendő energiája TV, sztereó rendszer, hűtőszekrény, kávéfőző, vízforraló, porszívó, fúró, mikrotűzhely és egyéb háztartási eszközök használatához.
A hidrocellás üzemanyagcellák egy egységként vagy 2-4 cellás akkumulátorként is értékesíthetők. Két vagy négy elem kombinálható a teljesítmény vagy az áram növelése érdekében.
ÜZEMANYAGCELLÁS HÁZTARTÁSI KÉSZÜLÉKEK ÜZEMIDŐJE
| Elektromos készülékek | Napi munkaidő (perc) | Hátrányok napi teljesítmény (W*h) | Üzemidő üzemanyagcellákkal |
|||
| Elektromos vízforraló | ||||||
| Kávéfőző | ||||||
| Mikrolemez | ||||||
| TV készülék | ||||||
| 1db 60W-os izzó | ||||||
| 1db 75W-os izzó | ||||||
| 3db 60W izzó | ||||||
| számítógépes laptop | ||||||
| Hűtőszekrény | ||||||
| Energiatakarékos lámpa | ||||||
* - folyamatos munkavégzés
Az üzemanyagcellákat teljesen feltöltik a speciális hidrogénállomásokon. De mi van akkor, ha messze utazik tőlük, és nincs mód a feltöltődésre? Az Alfaintek szakemberei különösen ilyen esetekre fejlesztettek ki hidrogén tárolására szolgáló hengereket, amelyekkel az üzemanyagcellák sokkal tovább működnek.
Kétféle hengert gyártanak: NS-MN200 és NS-MN1200. Az összeszerelt NS-MN200 mérete valamivel nagyobb, mint egy Coca-Cola dobozé, 230 liter hidrogén fér bele, ami 40Ah-nak (12V) felel meg, és csak súlya 2,5 kg .Az NS-MH1200 fémhidriddel ellátott henger 1200 liter hidrogént tartalmaz, ami 220Ah-nak (12V) felel meg. A henger tömege 11 kg.
A fém-hidrid technika biztonságos és egyszerű módja a hidrogén tárolásának, szállításának és felhasználásának. Fém-hidridként tárolva a hidrogén kémiai vegyület formájában van jelen, nem gázhalmazállapotban. Ez a módszer lehetővé teszi kellően nagy energiasűrűség elérését. A fémhidrid használatának előnye, hogy a palack belsejében a nyomás mindössze 2-4 bar.A palack nem robbanásveszélyes, évekig tárolható anélkül, hogy az anyag térfogata csökkenne. Mivel a hidrogént fém-hidridként tárolják, a hengerből nyert hidrogén tisztasága nagyon magas, 99,999%. A fém-hidrid formájú hidrogéntároló hengerek nem csak a HC 100 200 400 üzemanyagcellákkal használhatók, hanem más esetekben is, ahol tiszta hidrogénre van szükség. A hengerek könnyen csatlakoztathatók üzemanyagcellához vagy más eszközhöz gyorscsatlakozós csatlakozóval és rugalmas tömlővel.
Kár, hogy ezeket az üzemanyagcellákat nem értékesítik Oroszországban. De lakosságunk között nagyon sok ember van, akinek szüksége van rájuk. Nos, várjunk és meglátjuk, te nézd meg és meglesz. Addig is vásárolunk az állam által kiszabott energiatakarékos izzókat.
P.S. Úgy tűnik, a téma végleg feledésbe merült. Sok évvel a cikk megírása után semmi sem jelent meg. Lehet persze, hogy nem keresek mindenhol, de ami megakad, az egyáltalán nem tetszetős. A technológia és az ötlet jó, de a fejlesztést még nem találták meg.
lavent.ru
Az üzemanyagcella a jövő, amely ma kezdődik!
A 21. század eleje az ökológiát az egyik legfontosabb világfeladatnak tekinti. És az első dolog, amire a jelenlegi körülmények között oda kell figyelni, az az alternatív energiaforrások felkutatása és felhasználása. Ők képesek megakadályozni a minket körülvevő környezet szennyezését, valamint teljesen lemondani a szénhidrogén alapú üzemanyagok folyamatosan emelkedő áráról.
Már napjainkban is alkalmaznak olyan energiaforrásokat, mint a napelemek és a szélturbinák. De sajnos hiányuk az időjárástól, valamint az évszaktól és a napszaktól való függéssel jár. Emiatt az űrhajózásban, a repülőgépiparban és az autóiparban történő alkalmazásukat fokozatosan felhagyják, helyhez kötött használatra másodlagos áramforrásokkal - akkumulátorokkal - szerelik fel.
A legjobb megoldás azonban az üzemanyagcellás, mivel nem igényel folyamatos energia-utántöltést. Ez egy olyan eszköz, amely képes különféle típusú üzemanyagokat (benzin, alkohol, hidrogén stb.) közvetlenül elektromos energiává feldolgozni és átalakítani.
Az üzemanyagcella a következő elv szerint működik: az üzemanyagot kívülről táplálják, amelyet oxigén oxidál, és az ilyenkor felszabaduló energiát elektromos árammá alakítják. Ez a működési elv szinte örökké tartó működést biztosít.
A 19. század végétől a tudósok közvetlenül tanulmányozták az üzemanyagcellát, és folyamatosan fejlesztették ki annak új módosításait. Tehát ma, az üzemi körülményektől függően, létezik lúgos vagy lúgos (AFC), direkt bórhidrát (DBFC), elektro-galvanikus (EGFC), közvetlen metanol (DMFC), cink-levegő (ZAFC), mikrobiális (MFC), hangyasav (DFAFC) és fém-hidrid (MHFC) modellek is ismertek.
Az egyik legígéretesebb a hidrogén üzemanyagcella. A hidrogén erőművekben történő felhasználása jelentős energiafelszabadulással jár, az ilyen berendezés kipufogógáza pedig tiszta vízgőz vagy ivóvíz, amely semmilyen veszélyt nem jelent a környezetre.
Az ilyen típusú üzemanyagcellák sikeres tesztelése űrhajókon az utóbbi időben jelentős érdeklődést váltott ki az elektronikai és különféle berendezések gyártói körében. Például a PolyFuel egy miniatűr hidrogén üzemanyagcellát mutatott be laptopokhoz. De egy ilyen eszköz túl magas költsége és az akadálytalan tankolás nehézségei korlátozzák az ipari termelést és a széles körű elosztást. A Honda szintén több mint 10 éve gyárt autóipari üzemanyagcellákat. Ezt a fuvarozási módot azonban nem árusítják, csak a céges alkalmazottak hivatalos használatára. Az autók mérnökök felügyelete alatt állnak.
Sokan kíváncsiak, hogy lehet-e saját kezűleg összeszerelni egy üzemanyagcellát. Hiszen egy házilag készített készülék jelentős előnye egy kis befektetés lesz, ellentétben az ipari modellel. Egy miniatűr modellhez 30 cm-es platina bevonatú nikkelhuzalra, egy kis műanyag- vagy fadarabra, egy 9 voltos akkumulátorhoz és magára az akkumulátorra, átlátszó ragasztószalagra, egy pohár vízre és egy voltmérőre lesz szüksége. Egy ilyen eszköz lehetővé teszi, hogy lássa és megértse a munka lényegét, de természetesen nem fog áramot termelni az autó számára.
fb.ru
Hidrogén üzemanyagcellák: egy kis történelem | Hidrogén
Korunkban különösen akut probléma a hagyományos energiaforrások hiánya és a bolygó ökológiájának egészének leromlása ezek felhasználása miatt. Éppen ezért az elmúlt években jelentős pénzügyi és szellemi erőforrásokat fordítottak a szénhidrogén üzemanyagok potenciálisan ígéretes helyettesítőinek kifejlesztésére. A hidrogén a közeljövőben ilyen helyettesítővé válhat, hiszen az erőművekben történő felhasználása nagy mennyiségű energia felszabadulásával jár, a kipufogógázok pedig vízgőzök, vagyis nem jelentenek veszélyt a környezetre.
A hidrogén alapú üzemanyagcellák bevezetése során továbbra is fennálló technikai nehézségek ellenére sok autógyártó értékelte a technológia ígéretét, és már aktívan fejleszti a sorozatgyártású járművek prototípusait, amelyek képesek hidrogént fő üzemanyagként használni. A Daimler AG még 2011-ben bemutatta a hidrogénerőművekkel szerelt koncepcionális Mercedes-Benz modelleket. Emellett a koreai Hyndayi cég hivatalosan is bejelentette, hogy nem szándékozik többé elektromos autókat fejleszteni, és minden erőfeszítést egy megfizethető hidrogén-autó fejlesztésére fog összpontosítani.
Bár a hidrogén üzemanyagként való felhasználásának gondolata sokak számára nem vad, a legtöbben nem értik, hogyan működnek a hidrogén üzemanyagcellák, és mi olyan figyelemre méltó bennük.
A technológia fontosságának megértéséhez javasoljuk, hogy forduljunk a hidrogén üzemanyagcellák történetéhez.
Az első személy, aki leírta a hidrogén üzemanyagcellában való felhasználásának lehetőségét, egy német Christian Friedrich volt. Még 1838-ban publikálta munkáját egy akkori ismert tudományos folyóiratban.
A következő évben egy oulsi bíró, Sir William Robert Grove megalkotta egy működőképes hidrogén akkumulátor prototípusát. A készülék teljesítménye azonban még az akkori mércével is kicsi volt, így gyakorlati felhasználásáról szó sem lehetett.
Ami az "üzemanyagcella" kifejezést illeti, létezését Ludwig Mond és Charles Langer tudósoknak köszönheti, akik 1889-ben megpróbáltak létrehozni egy levegővel és kokszolókemence-gázzal működő üzemanyagcellát. Mások szerint a kifejezést először William White Jaques használta, aki először döntött úgy, hogy foszforsavat használ az elektrolitban.
Az 1920-as években számos tanulmányt végeztek Németországban, amelyek eredménye a szilárd oxidos üzemanyagcellák és a karbonátciklus felhasználási módjainak felfedezése volt. Figyelemre méltó, hogy ezeket a technológiákat korunkban hatékonyan használják.
1932-ben Francis T Bacon mérnök elkezdett dolgozni a közvetlenül hidrogén alapú üzemanyagcellák tanulmányozásán. Előtte a tudósok egy bevált sémát használtak - porózus platinaelektródákat helyeztek kénsavba. Egy ilyen rendszer nyilvánvaló hátránya mindenekelőtt a platina használata miatti indokolatlanul magas költségekben rejlik. Ezenkívül a maró kénsav használata veszélyt jelentett a kutatók egészségére, sőt esetenként életére is. Bacon úgy döntött, hogy optimalizálja az áramkört, és a platinát nikkelre cserélte, elektrolitként pedig lúgos készítményt használt.
A technológiája fejlesztése érdekében végzett eredményes munkának köszönhetően Bacon már 1959-ben bemutatta a nagyközönségnek eredeti hidrogén üzemanyagcelláját, amely 5 kW teljesítményt adott, és egy hegesztőgépet is meg tudott hajtani. A bemutatott készüléket "Bacon Cell"-nek nevezte.
Ugyanezen év októberében egy egyedülálló traktort hoztak létre, amely hidrogénnel üzemelt és húsz lóerőt termelt.
A huszadik század hatvanas éveiben az amerikai General Electric céget, a Bacon által kidolgozott sémát továbbfejlesztették és alkalmazták az Apollo és NASA Gemini űrprogramokban. A NASA szakemberei arra a következtetésre jutottak, hogy egy atomreaktor használata túl drága, technikailag nehéz és nem biztonságos. Ezen túlmenően a napelemes akkumulátorok használatától is el kellett hagyni nagy méreteik miatt. A probléma megoldását a hidrogén üzemanyagcellák jelentették, amelyek képesek energiával ellátni az űrhajót, a legénységet pedig tiszta vízzel.
Az első hidrogént üzemanyagként használó buszt 1993-ban építették. A hidrogén üzemanyagcellás személygépkocsik prototípusait pedig már 1997-ben bemutatták olyan globális autóipari márkák, mint a Toyota és a Daimler Benz.
Kicsit furcsa, hogy még nem terjedt el egy ígéretes, környezetbarát üzemanyag, amelyet tizenöt éve egy autóban alkalmaztak. Ennek számos oka van, amelyek közül a legfőbb talán a politikai és a megfelelő infrastruktúra kialakítása iránti igényesség. Bízzunk benne, hogy a hidrogén továbbra is megszólal, és jelentős versenytársa lesz az elektromos autóknak.(odnaknopka)
energycraft.org
Létrehozva: 2012.07.14. 20:44 Szerző: Alexey Norkin
Anyagi társadalmunk energia nélkül nem csak fejlődni, de még általában sem létezik. Honnan származik az energia? Egészen a közelmúltig az emberek csak egy módon szerezték meg, harcoltunk a természettel, a kitermelt trófeákat először otthon, majd gőzmozdonyokban és nagy teljesítményű hőerőművekben égettük el a tűzterekben.
A modern laikusok által fogyasztott kilowattórákon nincs olyan felirat, amely azt jelezné, hogy a természet hány éve dolgozik azon, hogy egy civilizált ember élvezhesse a technológia előnyeit, és hány évet kell még dolgoznia, hogy enyhítse a károkat. őt egy olyan civilizáció. A társadalomban azonban érlelődik a megértés, hogy az illuzórikus idill előbb-utóbb véget ér. Az emberek egyre gyakrabban találnak ki módokat arra, hogy szükségleteik kielégítésére energiát biztosítsanak a természet minimális károsítása mellett.
A hidrogén üzemanyagcellák a tiszta energia szent grálja. Feldolgozzák a hidrogént, a periódusos rendszer egyik gyakori elemét, és csak vizet bocsátanak ki, a bolygó leggyakoribb anyagát. A rózsás képet rontja, hogy az emberek nem férnek hozzá a hidrogénhez mint anyaghoz. Sok van belőle, de csak kötött állapotban, és sokkal nehezebb kitermelni, mint olajat kiszivattyúzni a belekből, vagy szenet kiásni.
A tiszta és környezetbarát hidrogéntermelés egyik lehetősége a mikrobiális üzemanyagcellák (MTB), amelyek mikroorganizmusok segítségével bontják le a vizet oxigénre és hidrogénre. Itt sem minden zökkenőmentes. A mikrobák kiváló munkát végeznek a tiszta üzemanyag előállításában, de a gyakorlatban megkövetelt hatékonyság eléréséhez az MTB-nek olyan katalizátorra van szüksége, amely felgyorsítja a folyamat egyik kémiai reakcióját.
Ez a katalizátor a nemesfém platina, melynek költsége gazdaságilag indokolatlan és gyakorlatilag lehetetlenné teszi az MTB használatát.
A Wisconsin-Milwaukee Egyetem tudósai egy drága katalizátor helyettesítőjét találták meg. A platina helyett szén, nitrogén és vas kombinációjából készült olcsó nanorudak használatát javasolták. Az új katalizátor a felületi rétegbe nitrogénnel ellátott grafitrudakból és vaskarbid magokból áll. Az újdonság három hónapos tesztelése során a katalizátor jobb képességeket mutatott, mint a platina. A nanorudak működése stabilabbnak és szabályozhatóbbnak bizonyult.
És ami a legfontosabb, az egyetemi tudósok agyszüleménye sokkal olcsóbb. Így a platina katalizátorok ára megközelítőleg az MTB költségének 60%-a, míg a nanorudaké a jelenlegi áruk 5%-a.
A katalitikus nanorudak megalkotója, Yuhong Chen (Junhong Chen) professzor szerint: „Az üzemanyagcellák képesek az üzemanyagot közvetlenül elektromos árammá alakítani. Velük együtt a megújuló energiaforrásokból származó áramot oda lehet szállítani, ahol szükség van rá, ami tiszta, hatékony és fenntartható.”
Most Chen professzor és kutatócsoportja a katalizátor pontos jellemzőinek tanulmányozásával van elfoglalva. Céljuk, hogy találmányukat gyakorlati fókuszba helyezzék, tömeggyártásra és felhasználásra alkalmassá tegyék.
Gizmag szerint
www.facepla.net
Hidrogén üzemanyagcellák és energiarendszerek
A vízzel hajtott autó hamarosan valósággá válhat, és sok otthonban hidrogén üzemanyagcellákat szerelnek...
A hidrogén üzemanyagcellás technológia nem új keletű. 1776-ban kezdődött, amikor Henry Cavendish először fedezte fel a hidrogént, miközben fémeket oldott fel híg savakban. Az első hidrogén üzemanyagcellát már 1839-ben William Grove találta fel. Azóta a hidrogén-üzemanyagcellákat fokozatosan fejlesztették, és mára űrsiklókban szerelik fel, energiával látják el őket, és vízforrásként szolgálnak. Manapság a hidrogén üzemanyagcellás technológia a tömegpiacra való eljutás küszöbén áll, az autókban, otthonokban és hordozható eszközökben.
A hidrogén üzemanyagcellában a kémiai energia (hidrogén és oxigén formájában) közvetlenül (égés nélkül) elektromos energiává alakul. Az üzemanyagcella katódból, elektródákból és anódból áll. A hidrogént az anódra táplálják, ahol protonokra és elektronokra bomlik. A protonok és az elektronok különböző módon jutnak el a katódhoz. A protonok az elektródán keresztül a katódra, az elektronok pedig az üzemanyagcellák körül utazva eljutnak a katódra. Ez a mozgás utólag hasznosítható elektromos energiát hoz létre. A másik oldalon a hidrogén protonok és elektronok oxigénnel egyesülve vizet képeznek.
Az elektrolizátorok a hidrogén vízből való kinyerésének egyik módja. A folyamat alapvetően az ellenkezője annak, ami akkor történik, amikor egy hidrogén üzemanyagcella működik. Az elektrolizátor egy anódból, egy elektrokémiai cellából és egy katódból áll. Víz és feszültség kerül az anódra, amely a vizet hidrogénre és oxigénre osztja. A hidrogén az elektrokémiai cellán keresztül a katódra jut, az oxigént pedig közvetlenül a katódra táplálják. Innen a hidrogén és az oxigén kinyerhető és tárolható. Azokban az időkben, amikor nincs szükség villamosenergia-termelésre, a felhalmozódott gáz kivehető a tárolóból, és visszavezethető az üzemanyagcellán.
Ez a rendszer hidrogént használ üzemanyagként, valószínűleg ezért is keringenek sok tévhit a biztonságáról. A Hindenburg robbanása után sokan a tudománytól távol álltak, sőt egyes tudósok is elkezdték azt hinni, hogy a hidrogén használata nagyon veszélyes. A közelmúltban végzett kutatások azonban kimutatták, hogy ennek a tragédiának az oka az építkezés során felhasznált anyag volt, nem pedig a belsejébe szivattyúzott hidrogén. A hidrogéntárolás biztonságára vonatkozó tesztek elvégzése után kiderült, hogy a hidrogént üzemanyagcellákban tárolni biztonságosabb, mint a benzint az autó üzemanyagtartályában tárolni.
Mennyibe kerülnek a modern hidrogén üzemanyagcellák? A vállalatok jelenleg kilowattonként körülbelül 3000 dollárért kínálnak hidrogénüzemanyag-rendszereket. A piackutatások megállapították, hogy amikor a költség kilowattonként 1500 dollárra csökken, a tömeges energiapiac fogyasztói készen állnak arra, hogy átálljanak erre az üzemanyagtípusra.
A hidrogénüzemanyagcellás járművek még mindig drágábbak, mint a belsőégésű motoros járművek, de a gyártók azt vizsgálják, hogyan lehetne az árat hasonló szintre emelni. Egyes távoli területeken, ahol nincsenek elektromos vezetékek, a hidrogén üzemanyagként vagy otthoni autonóm áramforrásként való használata gazdaságosabb lehet, mint például a hagyományos energiahordozók infrastruktúrájának kiépítése.
Miért nem használják még mindig széles körben a hidrogén üzemanyagcellákat? Jelenleg ezek magas költsége jelenti a fő problémát a hidrogén üzemanyagcellák elosztásában. A hidrogénüzemanyag-rendszereknek jelenleg egyszerűen nincs tömegigénye. A tudomány azonban nem áll meg, és a közeljövőben egy vízen futó autó valósággá válhat.
www.tesla-tehnika.biz
A tudás ökológiája. Tudomány és technológia: A mobil elektronika évről évre fejlődik, egyre szélesebb körben elterjed és egyre könnyebben hozzáférhető: PDA-k, laptopok, mobil és digitális eszközök, képkeretek stb.
DIY üzemanyagcellás otthon
A mobil elektronika évről évre fejlődik, egyre elterjedtebb és elérhetőbb: PDA-k, laptopok, mobil és digitális eszközök, képkeretek stb. Mindegyik folyamatosan frissül új funkciókkal, nagyobb monitorokkal, vezeték nélküli kommunikációval, erősebb processzorokkal, miközben csökken a számuk méret.. Az energiatechnológiák a félvezető technológiával ellentétben nem haladnak ugrásszerűen.
A rendelkezésre álló elemek és akkumulátorok az ipar vívmányainak ellátásához egyre nem elegendőek, ezért az alternatív források kérdése nagyon akut. Az üzemanyagcellák messze a legígéretesebb irány. Működésük elvét még 1839-ben William Grove fedezte fel, aki a víz elektrolízisének megváltoztatásával áramot termelt.
Mik azok az üzemanyagcellák?
Videó: dokumentumfilm, üzemanyagcellák a közlekedéshez: múlt, jelen, jövő
Az üzemanyagcellák érdeklik az autógyártókat, és az űrrepülőgépek alkotói is érdeklődnek irántuk. 1965-ben még Amerika is tesztelte őket az űrbe indított Gemini 5-ön, majd később az Apollon. Dollármilliókat fektetnek be az üzemanyagcella-kutatásba még ma is, amikor a környezetszennyezéssel, a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származó növekvő üvegházhatású gázok kibocsátásával kapcsolatos problémák merülnek fel, amelyek készletei szintén nem végtelenek.
Az üzemanyagcella, amelyet gyakran elektrokémiai generátornak neveznek, az alábbiakban leírt módon működik.
Az akkumulátorokhoz és az elemekhez hasonlóan galvánelem, de azzal a különbséggel, hogy a hatóanyagokat külön tárolják. Használat közben jönnek az elektródákhoz. A negatív elektródán a természetes tüzelőanyag vagy bármely abból nyert anyag ég, amely lehet gáz halmazállapotú (például hidrogén és szén-monoxid) vagy folyékony, például alkoholok. A pozitív elektródán általában az oxigén reagál.
De egy egyszerűnek tűnő cselekvési elvet nem könnyű átültetni a valóságba.
DIY üzemanyagcellás
Sajnos nincs fotónk arról, hogy milyen legyen ez az üzemanyag elem, reméljük a fantáziáját.
Kis teljesítményű üzemanyagcella saját kezűleg készíthető akár iskolai laboratóriumban is. Fel kell rakni egy régi gázálarcot, több darab plexiüveget, lúgot és vizes etil-alkohol-oldatot (egyszerűbben vodkát), amelyek az üzemanyagcella „üzemanyagaként” szolgálnak.
Először is szüksége van egy házra az üzemanyagcella számára, amely legjobban legalább öt milliméter vastag plexiből készül. A belső válaszfalak (belül öt rekesz) egy kicsit vékonyabbak lehetnek - 3 cm. A plexi ragasztásához a következő összetételű ragasztót használjuk: hat gramm plexi forgácsot feloldunk száz gramm kloroformban vagy diklór-etánban (a motorháztető alatt működnek). ).
A külső falban most egy lyukat kell fúrni, amelybe gumidugón keresztül 5-6 centiméter átmérőjű lefolyóüveg csövet kell behelyezni.
Mindenki tudja, hogy a periódusos táblázatban a bal alsó sarokban vannak a legaktívabb fémek, a nagy aktivitású metalloidok pedig a jobb felső sarokban található táblázatban, i.e. az elektronok adományozási képessége felülről lefelé és jobbról balra nő. Azok az elemek, amelyek bizonyos körülmények között fémként vagy metalloidként jelenhetnek meg, a táblázat közepén helyezkednek el.
Most a második és a negyedik rekeszben aktív szenet öntünk a gázálarcból (az első válaszfal és a második, valamint a harmadik és a negyedik között), amely elektródaként fog működni. Hogy a szén ne folyjon ki a lyukakon keresztül, nejlonszövetbe helyezhető (a női nylon harisnya megteszi).
Az üzemanyag az első kamrában kering, az ötödikben oxigénellátónak kell lennie - levegőnek. Az elektródák között elektrolit lesz, és annak elkerülése érdekében, hogy ez a légkamrába szivárogjon, át kell áztatni benzines paraffin oldattal (2 gramm paraffin és fél pohár benzin aránya) mielőtt a negyedik kamrát szénnel töltené fel levegő elektrolitként. Egy szénrétegre (enyhén nyomó) rézlemezeket kell tenni, amelyekhez a vezetékeket forrasztják. Rajtuk keresztül az áram el lesz terelve az elektródákról.
Már csak az elem feltöltése marad. Ehhez vodkára van szükség, amelyet vízzel 1: 1 arányban kell hígítani. Ezután óvatosan adjunk hozzá háromszáz-háromszázötven gramm maró káliumot. Elektrolithoz 70 gramm maró káliumot feloldunk 200 gramm vízben.
Az üzemanyagcella készen áll a tesztelésre. Most egyszerre kell üzemanyagot önteni az első kamrába, és elektrolitot a harmadikba. Az elektródákhoz csatlakoztatott voltmérőnek 07 V és 0,9 V között kell mutatnia. Az elem folyamatos működése érdekében a kiégett fűtőelemet le kell engedni (üvegbe üríteni), és új üzemanyagot kell hozzáadni (gumi csövön keresztül). Az előtolás sebességét a cső összenyomásával szabályozzuk. Így néz ki laboratóriumi körülmények között egy üzemanyagcella működése, amelynek teljesítménye érthetően kicsi.
A hatalom növelése érdekében a tudósok már régóta dolgoznak ezen a problémán. A metanol és az etanol üzemanyagcellák az aktív előhívó acélon találhatók. De sajnos egyelőre nincs mód ezek gyakorlati megvalósítására.
Miért választották az üzemanyagcellát alternatív energiaforrásként?
Alternatív energiaforrásként üzemanyagcellát választottak, mivel abban a hidrogén égésének végterméke víz. A probléma csak az, hogy olcsó és hatékony módszert találjunk a hidrogén előállítására. A hidrogéngenerátorok és üzemanyagcellák fejlesztésébe fektetett kolosszális pénzeszközök nem hozhatják meg gyümölcsüket, így a technológiai áttörés és a mindennapi életben való valós felhasználásuk csak idő kérdése.
Az autóipar szörnyei: a General Motors, a Honda, a Dreimler Coisler, a Ballard már ma is demonstrálnak olyan buszokat és autókat, amelyek akár 50 kW teljesítményű üzemanyagcellával működnek. De a biztonságukkal, megbízhatóságukkal, költségükkel kapcsolatos problémák még nem oldódtak meg. Mint már említettük, a hagyományos áramforrásokkal - akkumulátorokkal és akkumulátorokkal ellentétben - ebben az esetben az oxidálószert és az üzemanyagot kívülről táplálják, és az üzemanyagcella csak közvetítő az üzemanyag elégetésére és a felszabaduló energia elektromos árammá alakítására irányuló folyamatban. . Az „égés” csak akkor következik be, ha az elem áramot ad a terheléshez, mint egy dízelgenerátor, de generátor és dízel nélkül, valamint zaj, füst és túlmelegedés nélkül. Ugyanakkor a hatékonyság sokkal magasabb, mivel nincsenek köztes mechanizmusok.
Nagy reményeket fűznek a nanotechnológiák és nanoanyagok használatához, amelyek elősegítik az üzemanyagcellák miniatürizálását, miközben növelik azok teljesítményét. Beszámoltak arról, hogy rendkívül hatékony katalizátorokat hoztak létre, valamint olyan üzemanyagcella-konstrukciókat, amelyek nem rendelkeznek membránnal. Ezekben az oxidálószerrel együtt üzemanyagot (például metánt) juttatnak az elemhez. Érdekesek azok a megoldások, ahol oxidálószerként a vízben oldott oxigént, üzemanyagként pedig a szennyezett vizekben felhalmozódó szerves szennyeződéseket használják fel. Ezek az úgynevezett bioüzemanyag cellák.
Az üzemanyagcellák a szakértők szerint a következő években megjelenhetnek a tömegpiacon. közzétett
Csatlakozzon hozzánk a
