Топливный элемент водород: описание, характеристики, принцип работы, фото
Опубликованно 08.10.2018 03:48
Топливный элемент - это устройство, которое эффективно производить тепло и постоянного тока в электрохимической реакции и, используя богатый водородном топливе. По принципу работы он схож с батарейкой. Конструктивно топливный элемент снабжен катодом, анодом и электролитом. Чем примечательно? В отличие от той же батареи, топливные элементы, водород не накапливается электрическая энергия, электричество не нужно заряжать и не разряжать. Генерации клеток продолжается до тех пор, пока у них есть запас воздуха и топлива. Особенности
Разница в топливных элементах от других генераторов энергии заключается в том, что во время работы они не сжигают топливо. Благодаря этой особенности они не нужны роторов высокого давления, не производят громкий шум и вибрации. Электричество в топливных элементах вырабатывается бесшумной электрохимической реакции. Химическая энергия топлива такие устройства преобразуются непосредственно в воду, тепло и электричество.
Топливные элементы обладают высокой эффективностью и не производят большого количества парниковых газов. Выпуска продукции, когда клетки находятся небольшое количество воды в виде пара и углекислый газ не выделяется, если в качестве топлива используется водород.
История возникновения
В 1950-1960-х годах возникла необходимость НАСА, источников энергии для длительных космических полетов спровоцировала одна из важнейших задач, которая существовала в то время на топливных элементах. Щелочные элементы используют в качестве топлива кислород и водород в процессе электрохимической реакции превращается в побочные продукты, которые являются полезными во время космических полетов, электричества, воды и тепла.
Топливные элементы были впервые обнаружены в начале девятнадцатого века, в 1838 году. В то же время появилась первая информация об их эффективности.
Работы на топливных ячейках использовании щелочных электролитов, началось в конце 1930-х годов. Ячейки с электродами из никеля под высоким давлением были изобретены только в 1939 году. Во время Второй Мировой Войны, британские подводные лодки были разработаны для топливных элементов, состоящий из щелочной клетки диаметром около 25 сантиметров.
Интерес к ним возрос в 1950-80-х годов, из-за нехватки мазута. Стран начали заниматься вопросами загрязнения воздуха и окружающей среды, стремясь развивать экологически чистые способы получения электроэнергии. Технология производства топливных элементов сегодня идет активное развитие.
Принцип работы
Тепло и электроэнергия, вырабатываемая топливными элементами на основе электрохимических реакций, протекающих с использованием катода, анода и электролита.
Катод и анод разделены протонпроводящих электролитов. После поступления кислорода на катоде водорода, а на аноде начинается химическая реакция, результатом которой становится тепло, воду и электричество.
Молекулярный водород диссоциирует на катализаторе анода, что приводит к потере электронов. Ионы водорода достигает катода через электролит, а электроны проходят через внешнюю электрическую сеть и создает постоянный ток, который используется для питания оборудования. Молекула кислорода на катализаторе катода соединяется с электроном и входящие Протон, чтобы сформировать воду в качестве единственного продукта реакции.
Типы
Выбор конкретной формы топливного элемента зависит от области его применения. Все топливные элементы подразделяются на две основные категории - высокой и низкой температуры. Второго в качестве топлива чистый водород. Такие устройства, как правило, требуют переработки первичного топлива на чистый водород. Процесс осуществляется с помощью специального оборудования.
Высокотемпературные топливные элементы не требуют этого, потому что они преобразуют топлива при повышенных температурах, что исключает необходимость создания водородной инфраструктуры.
Принцип действия топливных элементов, водорода основан на преобразовании химической энергии в электрическую без неэффективного сгорания и преобразования тепловой энергии в механическую энергию.
Общие понятия
Водородные топливные элементы представляют собой электрохимические устройства, которое вырабатывает электричество в результате высокоэффективного "холодного" горения. Существует несколько типов таких устройств. Наиболее перспективной технологией считается водородно-воздушные топливные элементы включают протонообменная мембрана ТЭМПО.
Протонпроводящей полимерной мембраной, предназначенной для разделения двух электродов - катода и анода. Каждая из этих матриц углерода покрынный с катализатором. Молекулярный водород диссоциирует на катализаторе анода, отдавая электроны. Катионы проводятся к катоду через мембрану, а электроны передаются во внешнюю цепь, так как мембрана не предназначена для передачи электронов.
Молекула кислорода на катализаторе катода соединяется с электронами от электрического замыкания и входящие Протон, чтобы сформировать воду в качестве единственного продукта реакции.
Топливные элементы, водород используется для изготовления мембранно-электродных сборок, которые выступают в качестве основных генерирующих элементов электрической системы.
Преимущества водородных топливных элементов
Среди них следует отметить: Повышенная теплоемкость. Широкий диапазон рабочих температур. Отсутствие вибрации, шума и тепловых точек. Надежностью при холодном пуске. Нет саморазряда, что обеспечивает длительный срок хранения энергии. Неограниченной автономией благодаря возможности регулировки интенсивности путем изменения количества топлива патроны. Практически любой интенсивности за счет изменения емкости для хранения водорода. Длительный срок эксплуатации. Тихий и экологически чистые операции. Высокий уровень энергии. Допуск сторонних примесей в водороде.
Область
Благодаря высокому КПД топливных элементов, водород используется в различных областях: Портативное зарядное устройство. Система питания для БПЛА. Источники бесперебойного питания. Другие устройства и оборудование. Перспективы водородной энергетики
Широкое использование топливных элементов на перекись водорода будет возможно только после создания эффективного способа получения водорода. Для внедрения технологии в активное использование новых идей, с большими надеждами на концепции биотоплива и нанотехнологий. В последнее время некоторые компании выпустили эффективных катализаторов на основе различных металлов, в то же время с тем, что появилась информация о создании топливных элементов без оболочек, что существенно удешевить производство и упростить конструкцию таких устройств. Преимущества и характеристики топливных элементов на водороде не перевешивает их главный недостаток - высокая стоимость, особенно в сравнении с устройствами углеводородов. Создать водородный силовой агрегат требует минимум 500 тысяч долларов.
Как собрать топливный элемент на водороде?
Топливные элементы и небольшой мощности можно создать в обычной домашней или школьной лаборатории. Качество материалов, используемых старый противогаз, куски оргстекла, водный раствор этилового спирта и щелочи.
Тело топливных элементах с использованием водорода в качестве его владельца создается из акрилового пластика толщиной не менее пяти миллиметров. Перегородка между отсеками может быть меньшей толщины примерно в 3 миллиметра. Оргстекло склеивается специальным клеем, сделанные из хлороформа или дихлорэтана и стружки оргстекла. Все работы выполняются только при работе вытяжки.
В наружной стенке корпуса сверлится отверстие диаметром 5-6 дюймов, в которую вставлена резиновая пробка и сливная стеклянная трубка. Активированный уголь маска заполнена во втором и четвертом случае отдел топливных элементах - будет использоваться в качестве электрода.
Циркуляция топлива будут доставлены в первой камере, в то время как пятый наполненный воздухом, который будет поставлять кислород. Электролит sisyphuses между электродами, пропитанные раствором парафина и бензина, чтобы предотвратить его от падения в воздушную камеру. На слой угля помещают медную пластину с проводами припаяны к ним, которые будут играть в течение.
Собранный топливный элемент на водороде зарядки водки, разбавленного водой в соотношении 1:1. Полученную смесь аккуратно добавляется гидроксид калия в 200 г воды растворяют 70 г калия.
Перед началом тестирования топливных элементов на водороде в первой камере топливо заливается, в третьем электролита. Вольтметр, подключенный к электродам должна быть в пределах от 0,7 до 0,9 вольт. Для обеспечения непрерывной работы ОЯТ элемент должен быть выделен, и через резиновые трубки - новые. Трубы сжатия регулируется скорость подачи топлива. Такие топливные элементы на водороде собираются дома, имеют малую мощность. Автор: Майкл Рассвет 24 июля 2018
Категория: Авто Приколы