Топливный элемент/

Материал из Machinepedia
(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
Строка 24: Строка 24:
  
 
Полноценно использовать топливные элементы на транспорте достаточно сильно мешает отсутствие развитой распространенной водородной инфраструктуры. Как правило, топливные элементы при работе выделяют определенное количество тепла. Это требует создания сложных технических устройств, предназначенных для утилизации тепла. Также существует проблема получения водорода и хранения водорода. Во-первых, он должен быть достаточно чистый, чтобы не произошло быстрого отравления катализатора, во-вторых, достаточно дешёвый, чтобы его стоимость была рентабельна для конечного потребителя.
 
Полноценно использовать топливные элементы на транспорте достаточно сильно мешает отсутствие развитой распространенной водородной инфраструктуры. Как правило, топливные элементы при работе выделяют определенное количество тепла. Это требует создания сложных технических устройств, предназначенных для утилизации тепла. Также существует проблема получения водорода и хранения водорода. Во-первых, он должен быть достаточно чистый, чтобы не произошло быстрого отравления катализатора, во-вторых, достаточно дешёвый, чтобы его стоимость была рентабельна для конечного потребителя.
 +
[[Category:Электроэнергетика]]

Версия 10:55, 4 апреля 2014

Топливный элемент.jpg

Топливный элемент

Топливный элемент – устройство, похожее на гальванический элемент, которое осуществляет электрохимические реакции с использованием веществ, которые подаются в него извне. При этом это электрохимическое устройство может давать неограниченное количество энергии, в отличие аккумулятора или гальванического элемента. Топливные элементы способны осуществлять преобразование химической энергии топлива в электрическую энергию, минуя при этом малоэффективные и проходящие с большими потерями энергии процессы горения. Это электрохимическое устройство в результате достаточно эффективного, так называемого «холодного» горения топлива непосредственно производят электрическую энергию.

Конструктивные особенности

Топливные элементы — это электрохимические устройства, которые теоретически могут иметь очень высокий коэффициент преобразования химической энергии в электрическую энергию. КПД, который расчитан по теплоте химической реакции, может быть и выше 100 % из-за того, что в работу может превращаться и теплота окружающей среды. В данной ситуации нет противоречия с ограничениями на КПД тепловых машин, поскольку топливные элементы не работают по замкнутому циклу и реагирующие вещества не возвращаются в начальное состояние. При химической реакции в топливном элементе в электрическую энергию превращается в конечном счёте не теплота реагентов, а их внутренняя энергия и, возможно, некоторое количество теплоты из окружающей среды.

Обычно в низкотемпературных топливных элементах используются: водород со стороны анода и кислород на стороне катода или метанол и кислород воздуха. В отличие от топливных элементов, одноразовые гальванические элементы и аккумуляторы содержат расходуемые твёрдые или жидкие реагенты, масса которых ограничена объёмом батарей, и, когда электрохимическая реакция прекращается, они должны быть заменены на новые либо электрически перезаряжены, чтобы запустить обратную химическую реакцию, или по крайней мере в них нужно поменять израсходованные электроды и загрязнённый электролит. В топливном элементе реагенты втекают, продукты реакции вытекают, и реакция может протекать так долго, как поступают в неё реагенты и сохраняется реакционная способность компонентов самого топливного элемента, чаще всего определяемая их «отравлением» побочными продуктами недостаточно чистых исходных веществ.

Преимущества водородных топливных элементов

Топливные элементы обладают рядом ценных качеств, среди которых можно назвать следующие:

  • топливные элементы легче и имеют меньшие размеры, чем традиционные источники питания, они производят меньше шума, меньше нагреваются
  • у топливных элементов нет жёсткого ограничения на КПД, как у тепловых машин
  • высокий КПД достигается благодаря прямому превращению энергии топлива в электроэнергию
  • КПД не зависит от коэффициента загрузки элемента топливом
  • в воздух выделяется только водяной пар, который не способен наносить вред окружающей среде.

Проблемы топливных элементов

Полноценно использовать топливные элементы на транспорте достаточно сильно мешает отсутствие развитой распространенной водородной инфраструктуры. Как правило, топливные элементы при работе выделяют определенное количество тепла. Это требует создания сложных технических устройств, предназначенных для утилизации тепла. Также существует проблема получения водорода и хранения водорода. Во-первых, он должен быть достаточно чистый, чтобы не произошло быстрого отравления катализатора, во-вторых, достаточно дешёвый, чтобы его стоимость была рентабельна для конечного потребителя.

Личные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Присоединиться сейчас к бесплатной торговой площадке №1 для промышленников в России machinebook
Навигация
Навигация
Рекламодателям
Инструменты
Яндекс.Метрика