Википедия

Топливный элемент

То́пливный элеме́нт, ТЭ (англ. fuel cell) — электрохимическое устройство, электрохимический источник тока, непосредственно преобразующий химическую энергию топлива в электрическую энергию.

image
Прямой метанольный топливный элемент
image
Метанольный топливный элемент в Mercedes Benz Necar 2

Электродвижущая сила в топливном элементе возникает в результате электрохимических процессов из постоянно поступающих активных веществ.

Наиболее совершенными промышленно выпускаемыми источниками тока являются низкотемпературные топливные элементы с рабочей температурой ниже 200 °C. В качестве топлива в них используются водород, жидкие углеводороды и другие виды топлива, в качестве катализатора, обычно, платина.

КПД промышленно выпускаемых топливных элементов достигает 60 %, как и у наиболее совершенных электростанций с парогазовой установкой. В гибридных установках, где топливные элементы используются совместно с паросиловыми машинами, КПД комплексной установки может достигать 75 %.

Топливные элементы имеют высокий уровень экологической безопасности, в них могут использоваться возобновляемые виды топлива.

Устройство ТЭ

Топливные элементы — это электрохимические устройства, которые теоретически могут иметь высокий коэффициент преобразования химической энергии в электрическую.

Обычно в низкотемпературных топливных элементах используются: водород подаваемый со стороны анода и кислород или воздух подаваемый на катод (водородный элемент) или метанол и кислород воздуха.

Принцип разделения потоков горючего и окислителя

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 «отравлением» их катализатора побочными продуктами недостаточно чистых исходных веществ.

Одноразовые же гальванические элементы и аккумуляторы, в отличие от топливных элементов, содержат расходуемые твёрдые или жидкие реагенты содержание которых ограничена объёмом гальванического элемента, и, после исчерпания реагентов электрохимическая реакция прекращается, они должны быть заменены на новые либо электрически перезаряжены, чтобы произвести обратную электрохимическую реакцию, или, по крайней мере, в них нужно поменять израсходованные электроды и отработанный электролит.

Топливные элементы не предназначены для хранения электрической энергии, как гальванические элементы или электрохимические аккумуляторы, но для некоторых применений, таких как работающие изолированно от электрической системы электростанции, использующие непостоянные источники энергии (солнце, ветер), они совместно с электролизёрами, компрессорами и ёмкостями для хранения топлива (например, баллоны для водорода) образуют устройство для хранения энергии.

Пример водородно-кислородного топливного элемента

image
Схема топливного элемента с электролитом с протонной проводимостью

Водородно-кислородный топливный элемент с протонообменным электролитом" (например, "с полимерной мембраной) содержит протонопроводящую полимерную мембрану, которая разделяет два электрода — анод и катод; каждый электрод обычно представляет собой угольную пластину (матрицу) с нанесённым катализатором — платиной или сплавом платиноидов и другие композиции.

На катализаторе анода молекулярный водород диссоциируется и теряет электроны превращаясь в протоны. Катионы водорода (протоны) проникают через мембрану к катоду, но электроны отдаются во внешнюю цепь, так как мембрана непроницаема для электронов, то есть не имеет электронной проводимости.

На катализаторе катода атомы кислорода соединяются с электронами (который подводятся по проводу внешней электрической цепи) и проникшими через электролит протонами и образует воду, являющуюся единственным продуктом реакции, вода отводится от катода в виде пара и/или жидкости.

Мембрана

Мембрана обеспечивает проводимость для протонов, но не электронов. Она может быть полимерной (например, материал с фирменным названием «Нафион» (Nafion), и другие полимеры) или керамической (оксидной и другой). Также существуют ТЭ и без мембраны.

Анодные и катодные материалы и катализаторы

Анод и катод, как правило, — это просто проводящий катализатор — платина, нанесённая на высокоразвитую углеродную поверхность.

Аналогии в живой природе

Природным топливным элементом является митохондрия живой клетки. Митохондрии перерабатывают органическое «горючее» — пируваты и жирные кислоты и синтезируют АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов в живых организмах, при этом возникает разность электрических потенциалов на своей внутренней мембране. Однако реализация этого процесса для получения электроэнергии в промышленных масштабах затруднительно, так как протонные помпы митохондрий имеют белковую природу.

История

Первые открытия

В 1839 году была опубликована заметка британского учёного Уильяма Роберта Грове, в которой он описал опыт, где обнаружил «постоянное отклонение» стрелки гальванометра между двумя платиновыми электродами погружёнными в жидкость, омываемыми один — кислородом, другой — водородом. Позже он установил, что процесс электролиза обратим, то есть водород и кислород объединяются в молекулы воды без горения, но с выделением тепла и электричества. Свой прибор, где удалось провести эту реакцию, ученый назвал «газовой батареей», и это был первый топливный элемент.

В 1937 году профессор Ф. Бэкон начал работы над своим топливным элементом. К концу 1950-х он создал батарею из 40 топливных элементов, имеющую мощность 5 кВт. Такую батарею можно было применить для обеспечения энергией сварочного аппарата или грузоподъёмника. Батарея работала при высоких температурах порядка 200 °С и более и давлениях 20—40 бар. Эта батарея была весьма массивна.

История исследований в СССР и России

Русский электротехник П. Н. Яблочков получил патент (N. 187139) на электрический элемент с механической поляризацией (топливный элемент) в 1887 году, проживая в то время во Франции.

В СССР первые публикации о топливных элементах появились в 1941 году. Значительный вклад в их создание внёс советский учёный О. К. Давтян.

Первые систематические исследования в СССР начались в 60-х годах. РКК «Энергия» (с 1966 года) разрабатывала фосфорнокислотные (PAFC) топливные элементы для советской лунной программы. С 1987 по 2005 годы «Энергия» произвела около 100 топливных элементов, которые наработали суммарно около 80 тыс. часов.

Во время работ над программой «Буран» (1980-е годы), разрабатывались щелочные (AFC) элементы, отвечающие условиям и требованиям полёта. На «Буране» были установлены 10-киловаттные топливные элементы.

В 70-е — 80-е годы НПО «Квант» совместно с Рижским автобусным заводом «РАФ» разрабатывали щелочные ТЭ для автобусов. Прототип такого автобуса на топливных элементах (Квант-РАФ) был изготовлен в 1982 году.

В 1989 году «Институт высокотемпературной электрохимии» (Екатеринбург) произвёл первую твёрдооксидную SOFC-установку[что?] мощностью 1 кВт.

В 1999 году АвтоВАЗ начал работы с топливными элементами. К 2003 году на базе автомобиля ВАЗ-2131 было создано несколько опытных экземпляров. В моторном отсеке автомобиля располагались батареи топливных элементов, а баки со сжатым водородом располагались в багажном отделении, то есть была применена классическая схема расположения силового агрегата и топливных баков-баллонов. Разработками водородного автомобиля руководил кандидат технических наук Г. К. Мирзоев.

10 ноября 2003 года было подписано Генеральное соглашение о сотрудничестве между Российской академией наук и компанией «Норильский никель» в области водородной энергетики и топливных элементов. Это привело к учреждению 4 мая 2005 года Национальной инновационной компании «Новые энергетические проекты» (НИК НЭП), которая в 2006 году создала резервную энергетическую установку на основе ТЭ с твёрдым полимерным электролитом мощностью 1 кВт. Однако, по сообщению информационного агентства «МФД-ИнфоЦентр», ГМК «Норильский никель» ликвидирует компанию «Новые энергетические проекты» в рамках объявленного в начале 2009 года решения избавляться от непрофильных и убыточных активов.

В 2008 году была основана компания «», которая занимается научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами в области электрохимических технологий и систем электропитания. По результатам проведённых исследований, при кооперации с ведущими институтами РАН (ИПХФ, ИФТТ и ИХТТМ), был реализован ряд пилотных проектов, показавших высокую эффективность. Для компании «МТС» была создана и введена в эксплуатацию модульная система резервного питания на базе водородно-воздушных топливных элементов, состоящая из ТЭ, системы управления, накопителя электроэнергии и преобразователя; с мощностью системы до 10 кВт.

Водородно-воздушные энергетические системы обладают рядом преимуществ, среди которых широкий температурный диапазон эксплуатации при температуре внешней среды (−40...+60 °C), высокий КПД (до 60 %), отсутствие шума и вибраций, быстрый старт, компактность и экологичность (вода — единственный продукт работы).

Типы топливных элементов

Основные типы топливных элементов
Тип топливного элемента Реакция на аноде Электролит Реакция на катоде Температура, °С
Щелочной ТЭ 2 H2 + 4 OH → 4 H2O + 4 e Раствор КОН O 2 + 2 H2O + 4 e → 4 OH 60-140 °С
2 H2 → 4 H+ + 4 e Протоннообменная мембрана O2 + 4 H+ + 4 e → 2 H2O 80
Метанольный ТЭ 2 CH3OH + 2 H2O → 2 CO2 + 12 H+ + 12 e Протоннообменная мембрана 3 O2 + 12 H+ + 12 e → 6 H2O 60
ТЭ на основе ортофосфорной кислоты 2 H2 → 4 H+ + 4 e Раствор фосфорной кислоты O2 + 4 H+ + 4 e → 2 H2O 200
2 H2 + 2 CO32− → 2 H2O + 2 CO2 + 4 e Расплавленный карбонат O2 + 2 CO2 + 4 e → 2 CO32− 650
Твердотельный оксидный ТЭ 2 H2 + 2 O2− → 2 H2O + 4 e Смесь оксидов O2 + 4 e → 2 O2− 1000

Воздушно-алюминиевый электрохимический генератор

использует для производства электроэнергии окисление алюминия кислородом воздуха. Токогенерирующую реакцию в нём можно представить в виде

image image

а реакцию коррозии — как

image.

Существенными преимуществами воздушно-алюминиевого электрохимического генератора являются: высокий (до 50 %) коэффициент полезного действия, отсутствие вредных выбросов, простота обслуживания.

Преимущества и недостатки

Преимущества водородных топливных элементов

Водородные топливные элементы обладают рядом ценных качеств, среди которых:

Высокий КПД
  • У топливных элементов нет принципиального теоретического ограничения на КПД, как у тепловых машин (КПД цикла Карно является максимально возможным КПД среди всех тепловых машин с такими же минимальной и максимальной температурами).
  • Высокий КПД достигается благодаря прямому превращению энергии топлива в электроэнергию. В обычных генераторных установках топливо сначала сжигается, нагретый водяной пар или газ вращает турбину или вал двигателя внутреннего сгорания, которые, в свою очередь, вращают электрический генератор. Результативный максимум КПД составляет 53 %, чаще же он находится на уровне порядка 35—38 %. Более того, из-за множества звеньев, а также из-за термодинамических ограничений по максимальному КПД тепловых машин, существующий КПД вряд ли удастся поднять выше. У существующих топливных элементов КПД составляет 60—80 %.
  • КПД почти не зависит от коэффициента загрузки.


Экологичность

За: В воздух выделяется лишь водяной пар, который не наносит вреда окружающей среде. Это хорошо вписывается в концепцию «нулевых выбросов углекислого газа», а также — априори — отсутствие в продуктах реакции других вредных газов, таких как моноксид углерода, диоксид серы и т. п. Некоторые источники сообщают об аргументах Против, настаивая на том, что водород, просачиваясь как из баллона, так и топливного элемента, будучи легче воздуха, поднимается в верхние слои атмосферы, образуя вместе с гелием своеобразную «корону земли» и безвозвратно покидает атмосферу Земли в течение нескольких лет, что при массовом применении технологий на водороде способно привести к глобальной потере воды, если водород будет производиться её электролизом. Тем не менее, этот факт вызывает серьёзные сомнения и с точки зрения науки не выдерживает никакой критики: потери из-за диффузии водорода при его добыче и хранении для технологических целей ничтожны по сравнению с запасами воды.

Компактные размеры

Топливные элементы легче и имеют меньшие размеры, чем традиционные источники питания. Топливные элементы производят меньше шума, меньше нагреваются, более эффективны с точки зрения потребления топлива. Это становится особенно актуальным в военных приложениях. Применение топливных элементов позволит сократить затраты на логистику, снизить вес, продлить время действия приборов и оборудования.

Совокупная стоимость владения водородно-воздушных систем значительно ниже обычных электрохимических батарей. Кроме того, они обладают высочайшей отказоустойчивостью за счет отсутствия движущихся частей механизмов, не нуждаются в техническом обслуживании, а срок их эксплуатации достигает 15 лет, превосходя классические электрохимические батареи вплоть до пяти раз.

Проблемы топливных элементов

Внедрению топливных элементов на транспорте мешает отсутствие водородной инфраструктуры. Возникает проблема «курицы и яйца» — зачем производить водородные автомобили, если нет инфраструктуры? Зачем строить водородную инфраструктуру, если нет водородного транспорта?

Большинство элементов при работе выделяют то или иное количество тепла. Это требует создания сложных технических устройств для утилизации тепла (паровые турбины и пр.), а также организации потоков топлива и окислителя, систем управления отбираемой мощностью, долговечности мембран, отравления катализаторов некоторыми побочными продуктами окисления топлива и других задач. Но при этом же высокая температура процесса позволяет производить тепловую энергию, что существенно увеличивает КПД энергетической установки.

Топливные элементы, в силу низкой скорости химических реакций, обладают инертностью и для работы в условиях пиковых или импульсных нагрузок требуют определённого запаса мощности или применения других технических решений (суперконденсаторы, аккумуляторные батареи).

Также существует проблема получения 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.

Из простых химических элементов водород и углерод являются крайностями. У водорода самая большая удельная теплота сгорания среди всех химических элементов и высокая химическая активность, но очень низкая плотность. У углерода самая высокая удельная теплота сгорания среди твёрдых элементов, достаточно высокая плотность, но низкая химическая активность из-за энергии активации. Золотая середина — углевод (сахар) или его производные (этанол) или углеводороды (жидкие, твёрдые и газообразные). Выделяемый углекислый газ должен участвовать в общем цикле дыхания планеты, не превышая предельно допустимых концентраций.

Существует множество способов производства водорода, но в настоящее время около 50 % водорода, производимого во всём мире, получают из природного газа. Все остальные способы пока очень дорогостоящие. Очевидно, что при неизменном балансе первичных энергоносителей, с ростом потребностей в водороде как в массовом топливе и развитию устойчивости потребителей к загрязнениям, рост производства будет расти именно за счёт этой доли, а с наработкой инфраструктуры, позволяющей иметь его в доступности, более дорогие (но более удобные в некоторых ситуациях) способы будут отмирать. Прочие способы, в которые водород вовлечён в качестве вторичного энергоносителя, неизбежно нивелируют его роль от топлива до своего рода химического аккумулятора. Существует мнение, что с ростом цен на энергоносители стоимость водорода также растёт из-за этого неизбежно. Но себестоимость энергии, производимой из возобновляемых источников, постоянно снижается (см. Ветроэнергетика, Производство водорода). Например, средняя цена электроэнергии в США выросла в 2007 году до $0,09 за кВт·ч, тогда как себестоимость электроэнергии, произведённой из ветра, составляет $0,04—$0,07 (см. Ветроэнергетика или AWEA). В Японии киловатт-час электроэнергии стоит около $0,2. Учитывая территориальную удалённость некоторых перспективных областей (например, транспортировать полученную фотоэлектрическими станциями электроэнергию из Африки напрямую, по проводам, явно бесперспективно, несмотря на её огромный энергетический потенциал в этом плане), даже работа водорода как «химического аккумулятора» может быть вполне рентабельной. По данным на 2010 год стоимость энергии водородного топливного элемента должна подешеветь в восемь раз, чтобы стать конкурентоспособной с энергией, производимой тепловыми и атомными электростанциями.

К сожалению, в водороде, произведённом из природного газа, будет присутствовать угарный газ (СО) и сероводород, отравляющие катализатор. Поэтому для уменьшения отравления катализатора необходимо повысить температуру топливного элемента. Уже при температуре 160 °C в топливе может присутствовать 1 % СО.

К недостаткам топливных элементов с платиновыми катализаторами можно отнести высокую стоимость платины, сложности с очисткой водорода от вышеупомянутых примесей, и как следствие, дороговизну газа, ограниченный ресурс элемента вследствие отравления катализатора примесями. Кроме того, платина для катализатора — невозобновляемый ресурс. Считается, что её запасов хватит на 15—20 лет производства элементов.

В качестве альтернативы платиновым катализаторам исследуется возможность применения ферментов. Ферменты — возобновляемые материалы, они дёшевы, не отравляются основными примесями в дешёвом топливе. Обладают специфическими преимуществами. Нечувствительность ферментов к СО и сероводороду сделала возможным получение водорода из биологических источников, например, при конверсии органических отходов.

Кроме того, водород ещё и крайне пожароопасен и взрывоопасен. Даже при сильных морозах он может самопроизвольно вспыхнуть при смешивании с воздухом.

Применение топливных элементов

Топливные элементы первоначально применялись только в космической отрасли, однако в настоящее время сфера их применения непрерывно расширяется. Их применяют в стационарных электростанциях, в качестве автономных источников тепло- и электроснабжения зданий, в двигателях транспортных средств, в качестве источников питания ноутбуков и мобильных телефонов. Часть этих устройств пока не покинула стен лабораторий, другие уже коммерчески доступны и давно применяются.

Широко используются высокомощные энергетические установки на базе топливных элементов. В основном такие установки работают на основе элементов на базе расплавленных карбонатов, фосфорной кислоты и твёрдых оксидов. Как правило, такие установки используют не только для выработки электроэнергии, но и для получения тепла.

Большие усилия прилагаются для разработки гибридных установок, в которых высокотемпературные топливные элементы комбинируются с газовыми турбинами. КПД таких установок может достигать 74,6 % при усовершенствовании газовых турбин.

Активно выпускаются и маломощные установки на базе топливных элементов.

Примеры применения топливных элементов
Область применения Мощность Примеры использования
Стационарные установки 5—250 кВт и выше Автономные источники тепло- и электроснабжения жилых, общественных и промышленных зданий, источники бесперебойного питания, резервные и аварийные источники электроснабжения
Портативные установки 1—50 кВт Дорожные указатели, грузовые и железнодорожные рефрижераторы, инвалидные коляски, тележки для гольфа, космические корабли и спутники
Транспорт 25—150 кВт Автомобили и другие транспортные средства, военные корабли и подводные лодки
Портативные устройства 1—500 Вт Мобильные телефоны, ноутбуки, карманные компьютеры, персональные компьютеры, различные бытовые электронные устройства, современные военные приборы

В феврале 2021 года компания Тойота представила модульные водородные топливные элементы для широкого применения выходной мощности — 60 и 80 кВт.


Также применяются дроны на водородных топливных элементах.

Техническое регулирование в области производства и использования топливных элементов

В 19 августа 2004 года Международной электротехнической комиссией (МЭК, IEC) был выпущен первый международный стандарт IEC 62282-2 «Технологии топливных элементов. Часть 2, Модули топливных элементов». Это был первый стандарт серии IEC 62282, разработка которой осуществляется Техническим комитетом «Технологии топливных элементов» (TC/IEC 105); в состав Технического комитета ТС/IEC 105 входят постоянные представители из 17 стран и наблюдатели из 15 стран мира.

TC/IEC 105 разработал и издал 14 международных стандартов серии IEC 62282, охватывающих широкий спектр тематики, связанной со стандартизацией энергоустановок на основе топливных элементов. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации (РОССТАНДАРТ) является коллективным членом Технического комитета ТС/IEC 105 на правах наблюдателя. Координационную деятельность с МЭК со стороны Российской Федерации осуществляет секретариат РосМЭК (Росстандарт), а работы по имплементации стандартов МЭК производятся национальным Техническим комитетом по стандартизации ТК 029 «Водородные технологии», Национальной ассоциацией водородной энергетики (НАВЭ) и ООО «КВТ».

В настоящее время Росстандарт принял следующие национальные и межгосударственные стандарты, идентичные международным стандартам IEC:

  • ГОСТ Р 56188.1-2014/IEC/TS 62282-1:2010 «Технологии топливных элементов. Часть 1. Терминология»;
  • ГОСТ Р МЭК 62282-2-2014 «Технологии топливных элементов. Часть 2. Модули топливных элементов»;
  • ГОСТ Р МЭК 62282-3-100-2014 «Технологии топливных элементов. Часть 3-100. Стационарные энергоустановки на топливных элементах. Безопасность»;
  • ГОСТ Р МЭК 62282-3-200-2014 «Технологии топливных элементов. Часть 3-200. Стационарные энергоустановки на топливных элементах. Методы испытаний для определения рабочих характеристик»;
  • ГОСТ IEC 62282-3-201-2016 «Технологии топливных элементов. Часть 3-201. Стационарные энергоустановки на топливных элементах. Методы испытаний для определения рабочих характеристик систем малой мощности»;
  • ГОСТ IEC 62282-3-300-2016 «Технологии топливных элементов. Часть 3-300. Стационарные энергоустановки на топливных элементах. Монтаж»;
  • ГОСТ IEC 62282-5-1-2016 «Технологии топливных элементов. Часть 5-1 Портативные энергоустановки на топливных элементах. Безопасность»
  • ГОСТ IEC 62282-7-1-2016 «Технологии топливных элементов. Часть 7-1: Методы испытаний единичных элементов для топливных элементов с полимерным электролитом».

См. также

Примечания

  1. 482-01-05 // ГОСТ Р МЭК 60050-482-2011 : Источники тока химические. Термины и определения : [арх. 9 октября 2019].
  2. Цивадзе, А. Ю. Перспективы создания низкотемпературных топливных элементов, не содержащих платину : [арх. 15 августа 2021] / А. Ю. Цивадзе, М. Р. Тарасович, В. Н. Андреев … [и др.] // Российский химический журнал. — 2006. — Т. L, № 6. — С. 109–114. — УДК 621.352.6+66.094.373(G).
  3. Ученые нашли способ продлить срок службы водородных топливных элементов : [арх. 10 декабря 2020] // РИА Новости. — 2020. — 10 декабря.
  4. Ковалёв, А. Выжать по максимуму : [арх. 6 августа 2013] // Энергия без границ : журн. — 2013. — № 1 (20). — С. 18–19.
  5. Макарова, В. Выработка энергии топливных элементов прямого окисления спиртов из водных растворов с различной концентрацией этанола // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика : материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной памяти профессора Данилова Н. И. (1945–2015) – Даниловских чтений (Екатеринбург, 10–14 декабря 2018 г.). : [арх. 15 августа 2021] / В. Макарова, А. В. Матвеев. — Екатеринбург : УрФУ, 2018. — С. 716–720. — УДК 620.92С(G).
  6. Изобретён топливный элемент без мембраны. www.membrana.ru. Архивировано из оригинала 14 сентября 2009 года.
  7. Топливные элементы : пер. с англ. / под ред. Г. Д. Янга. М. : Изд-во иностранной лит., 1963. 216 с. С.12
  8. J. Larmini, А. Dicks. Fuel cell systems explained. Second edition.. — John Willey & Sons, Ltd., 2003. — 406 с.
  9. V.S. Bagotsky. Fuel Cells: Problems and Solutions.. — NJ: Wiley., 2009. — 320 с.
  10. O. K. Davtyan | Soviet chemist | Britannica (англ.). www.britannica.com. Дата обращения: 22 августа 2023. Архивировано 22 августа 2023 года.
  11. Архивированная копия. Дата обращения: 7 мая 2010. Архивировано из оригинала 10 ноября 2007 года.
  12. «Новые энергетические проекты» оценили водородные разработки томского политеха. REGNUM (20 июня 2005). Дата обращения: 14 августа 2010. Архивировано 28 декабря 2013 года.
  13. «Норникель» ликвидирует компанию «Новые энергетические проекты» Архивная копия от 26 декабря 2013 на Wayback Machine | Финансовые новости на MFD.RU
  14. Под ред. В. А. Мошникова и Е. И. Терукова. Основы водородной энергетики. — СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «Лэти», 2010. — 288 с. — ISBN 978-5-7629-1096-5.
  15. Alkaline fuel cells running at elevated temperature for regenerative fuel cell system applications in spacecrafts - ScienceDirect. Дата обращения: 10 июня 2021. Архивировано 10 июня 2021 года.
  16. Жук А. З., Клейменов Б. В., Фортов В. Е., Шейндлин А. Е. Электромобиль на алюминиевом топливе. — М.: Наука, 2012. — 171 с. — ISBN 978-5-02-037984-8.
  17. Обзор инженерных систем ЦОД: Электроснабжение ЦОД: Топливные элементы — осторожное начало? alldc.ru. Дата обращения: 8 октября 2020. Архивировано 28 ноября 2020 года.
  18. Астронет > Диссипация %атмосфер. Архивировано 17 июля 2018. Дата обращения: 17 июля 2018.
  19. Источник. Дата обращения: 24 декабря 2007. Архивировано 9 мая 2008 года.
  20. Патент РФ RU2229515 Водород-кислородный топливный элемент на основе иммобилизованных ферментов. Дата обращения: 19 апреля 2009. Архивировано 6 июля 2008 года.
  21. Сергей Карасёв. Toyota создала модульные водородные топливные элементы для широкого применения. 3dnews.ru. 3dnews.ru (26 февраля 2021). Дата обращения: 27 февраля 2021. Архивировано 27 февраля 2021 года.
  22. Toyota Develops Packaged Fuel Cell System Module to Promote the Hydrogen Utilization toward the Achievement of Carbon Neutrality (англ.). global.toyota. global.toyota (26 февраля 2021). Дата обращения: 27 февраля 2021. Архивировано 26 февраля 2021 года.
  23. Инженеры испытали водородный дрон, стартующий с кораблей Архивная копия от 18 ноября 2020 на Wayback Machine // Вести — Наука, 14 ноября 2020

Литература

  • Квасников Л. А., Тазетдинов Р. Г. Регенеративные топливные элементы. — Тираж 1600 экз. — М., Атомиздат, 1978 г. — 168 с.
  • Анисимов В. М. Топливные элементы и перспективы применения их на железнодорожном транспорте. — Москва, Транспорт, 1971 г. — 72 с.
  • Топливные элементы. — Перевод с английского. — М., Иностранная литература, 1963 г. — 216 стр.
  • Топливные элементы. Некоторые вопросы теории. — Наука, 140 страниц; 1964 г.

Ссылки

  • fuelcells.org
  • fuelcelltoday.com
  • Раменский А. Ю., Григорьев С. А. Технологии топливных элементов: вопросы технического регулирования, ISJAEE № 19-20 (207—208), 2016 год
  • hydrogenandfuelcells // Департамент энергетики США
  • Кириллов, Николай. Германия России предложила подводные лодки... НВО НГ (29 января 2010). Дата обращения: 29 января 2010. — сравнение ЭХГ с двигателями Стирлинга
  • [1] Как работает топливный элемент, на русском языке

Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Топливный элемент, Что такое Топливный элемент? Что означает Топливный элемент?

To plivnyj eleme nt TE angl fuel cell elektrohimicheskoe ustrojstvo elektrohimicheskij istochnik toka neposredstvenno preobrazuyushij himicheskuyu energiyu topliva v elektricheskuyu energiyu Pryamoj metanolnyj toplivnyj elementMetanolnyj toplivnyj element v Mercedes Benz Necar 2 Elektrodvizhushaya sila v toplivnom elemente voznikaet v rezultate elektrohimicheskih processov iz postoyanno postupayushih aktivnyh veshestv Naibolee sovershennymi promyshlenno vypuskaemymi istochnikami toka yavlyayutsya nizkotemperaturnye toplivnye elementy s rabochej temperaturoj nizhe 200 C V kachestve topliva v nih ispolzuyutsya vodorod zhidkie uglevodorody i drugie vidy topliva v kachestve katalizatora obychno platina KPD promyshlenno vypuskaemyh toplivnyh elementov dostigaet 60 kak i u naibolee sovershennyh elektrostancij s parogazovoj ustanovkoj V gibridnyh ustanovkah gde toplivnye elementy ispolzuyutsya sovmestno s parosilovymi mashinami KPD kompleksnoj ustanovki mozhet dostigat 75 Toplivnye elementy imeyut vysokij uroven ekologicheskoj bezopasnosti v nih mogut ispolzovatsya vozobnovlyaemye vidy topliva Ustrojstvo TEToplivnye elementy eto elektrohimicheskie ustrojstva kotorye teoreticheski mogut imet vysokij koefficient preobrazovaniya himicheskoj energii v elektricheskuyu Obychno v nizkotemperaturnyh toplivnyh elementah ispolzuyutsya vodorod podavaemyj so storony anoda i kislorod ili vozduh podavaemyj na katod vodorodnyj element ili metanol i kislorod vozduha Princip razdeleniya potokov goryuchego i okislitelya V toplivnom elemente reagenty vtekayut produkty reakcii vytekayut i reakciya mozhet protekat tak dolgo kak postupayut v neyo reagenty i sohranyaetsya reakcionnaya sposobnost komponentov samogo toplivnogo elementa chashe vsego opredelyaemaya otravleniem ih katalizatora pobochnymi produktami nedostatochno chistyh ishodnyh veshestv Odnorazovye zhe galvanicheskie elementy i akkumulyatory v otlichie ot toplivnyh elementov soderzhat rashoduemye tvyordye ili zhidkie reagenty soderzhanie kotoryh ogranichena obyomom galvanicheskogo elementa i posle ischerpaniya reagentov elektrohimicheskaya reakciya prekrashaetsya oni dolzhny byt zameneny na novye libo elektricheski perezaryazheny chtoby proizvesti obratnuyu elektrohimicheskuyu reakciyu ili po krajnej mere v nih nuzhno pomenyat izrashodovannye elektrody i otrabotannyj elektrolit Toplivnye elementy ne prednaznacheny dlya hraneniya elektricheskoj energii kak galvanicheskie elementy ili elektrohimicheskie akkumulyatory no dlya nekotoryh primenenij takih kak rabotayushie izolirovanno ot elektricheskoj sistemy elektrostancii ispolzuyushie nepostoyannye istochniki energii solnce veter oni sovmestno s elektrolizyorami kompressorami i yomkostyami dlya hraneniya topliva naprimer ballony dlya vodoroda obrazuyut ustrojstvo dlya hraneniya energii Primer vodorodno kislorodnogo toplivnogo elementa Shema toplivnogo elementa s elektrolitom s protonnoj provodimostyu Vodorodno kislorodnyj toplivnyj element s protonoobmennym elektrolitom naprimer s polimernoj membranoj soderzhit protonoprovodyashuyu polimernuyu membranu kotoraya razdelyaet dva elektroda anod i katod kazhdyj elektrod obychno predstavlyaet soboj ugolnuyu plastinu matricu s nanesyonnym katalizatorom platinoj ili splavom platinoidov i drugie kompozicii Na katalizatore anoda molekulyarnyj vodorod dissociiruetsya i teryaet elektrony prevrashayas v protony Kationy vodoroda protony pronikayut cherez membranu k katodu no elektrony otdayutsya vo vneshnyuyu cep tak kak membrana nepronicaema dlya elektronov to est ne imeet elektronnoj provodimosti Na katalizatore katoda atomy kisloroda soedinyayutsya s elektronami kotoryj podvodyatsya po provodu vneshnej elektricheskoj cepi i pronikshimi cherez elektrolit protonami i obrazuet vodu yavlyayushuyusya edinstvennym produktom reakcii voda otvoditsya ot katoda v vide para i ili zhidkosti Membrana Membrana obespechivaet provodimost dlya protonov no ne elektronov Ona mozhet byt polimernoj naprimer material s firmennym nazvaniem Nafion Nafion i drugie polimery ili keramicheskoj oksidnoj i drugoj Takzhe sushestvuyut TE i bez membrany Anodnye i katodnye materialy i katalizatory Anod i katod kak pravilo eto prosto provodyashij katalizator platina nanesyonnaya na vysokorazvituyu uglerodnuyu poverhnost Analogii v zhivoj prirode Prirodnym toplivnym elementom yavlyaetsya mitohondriya zhivoj kletki Mitohondrii pererabatyvayut organicheskoe goryuchee piruvaty i zhirnye kisloty i sinteziruyut ATF universalnyj istochnik energii dlya vseh biohimicheskih processov v zhivyh organizmah pri etom voznikaet raznost elektricheskih potencialov na svoej vnutrennej membrane Odnako realizaciya etogo processa dlya polucheniya elektroenergii v promyshlennyh masshtabah zatrudnitelno tak kak protonnye pompy mitohondrij imeyut belkovuyu prirodu IstoriyaPervye otkrytiya V 1839 godu byla opublikovana zametka britanskogo uchyonogo Uilyama Roberta Grove v kotoroj on opisal opyt gde obnaruzhil postoyannoe otklonenie strelki galvanometra mezhdu dvumya platinovymi elektrodami pogruzhyonnymi v zhidkost omyvaemymi odin kislorodom drugoj vodorodom Pozzhe on ustanovil chto process elektroliza obratim to est vodorod i kislorod obedinyayutsya v molekuly vody bez goreniya no s vydeleniem tepla i elektrichestva Svoj pribor gde udalos provesti etu reakciyu uchenyj nazval gazovoj batareej i eto byl pervyj toplivnyj element V 1937 godu professor F Bekon nachal raboty nad svoim toplivnym elementom K koncu 1950 h on sozdal batareyu iz 40 toplivnyh elementov imeyushuyu moshnost 5 kVt Takuyu batareyu mozhno bylo primenit dlya obespecheniya energiej svarochnogo apparata ili gruzopodyomnika Batareya rabotala pri vysokih temperaturah poryadka 200 S i bolee i davleniyah 20 40 bar Eta batareya byla vesma massivna Istoriya issledovanij v SSSR i Rossii Russkij elektrotehnik P N Yablochkov poluchil patent N 187139 na elektricheskij element s mehanicheskoj polyarizaciej toplivnyj element v 1887 godu prozhivaya v to vremya vo Francii V SSSR pervye publikacii o toplivnyh elementah poyavilis v 1941 godu Znachitelnyj vklad v ih sozdanie vnyos sovetskij uchyonyj O K Davtyan Pervye sistematicheskie issledovaniya v SSSR nachalis v 60 h godah RKK Energiya s 1966 goda razrabatyvala fosfornokislotnye PAFC toplivnye elementy dlya sovetskoj lunnoj programmy S 1987 po 2005 gody Energiya proizvela okolo 100 toplivnyh elementov kotorye narabotali summarno okolo 80 tys chasov Vo vremya rabot nad programmoj Buran 1980 e gody razrabatyvalis shelochnye AFC elementy otvechayushie usloviyam i trebovaniyam polyota Na Burane byli ustanovleny 10 kilovattnye toplivnye elementy V 70 e 80 e gody NPO Kvant sovmestno s Rizhskim avtobusnym zavodom RAF razrabatyvali shelochnye TE dlya avtobusov Prototip takogo avtobusa na toplivnyh elementah Kvant RAF byl izgotovlen v 1982 godu V 1989 godu Institut vysokotemperaturnoj elektrohimii Ekaterinburg proizvyol pervuyu tvyordooksidnuyu SOFC ustanovku chto moshnostyu 1 kVt V 1999 godu AvtoVAZ nachal raboty s toplivnymi elementami K 2003 godu na baze avtomobilya VAZ 2131 bylo sozdano neskolko opytnyh ekzemplyarov V motornom otseke avtomobilya raspolagalis batarei toplivnyh elementov a baki so szhatym vodorodom raspolagalis v bagazhnom otdelenii to est byla primenena klassicheskaya shema raspolozheniya silovogo agregata i toplivnyh bakov ballonov Razrabotkami vodorodnogo avtomobilya rukovodil kandidat tehnicheskih nauk G K Mirzoev 10 noyabrya 2003 goda bylo podpisano Generalnoe soglashenie o sotrudnichestve mezhdu Rossijskoj akademiej nauk i kompaniej Norilskij nikel v oblasti vodorodnoj energetiki i toplivnyh elementov Eto privelo k uchrezhdeniyu 4 maya 2005 goda Nacionalnoj innovacionnoj kompanii Novye energeticheskie proekty NIK NEP kotoraya v 2006 godu sozdala rezervnuyu energeticheskuyu ustanovku na osnove TE s tvyordym polimernym elektrolitom moshnostyu 1 kVt Odnako po soobsheniyu informacionnogo agentstva MFD InfoCentr GMK Norilskij nikel likvidiruet kompaniyu Novye energeticheskie proekty v ramkah obyavlennogo v nachale 2009 goda resheniya izbavlyatsya ot neprofilnyh i ubytochnyh aktivov V 2008 godu byla osnovana kompaniya kotoraya zanimaetsya nauchno issledovatelskimi i opytno konstruktorskimi rabotami v oblasti elektrohimicheskih tehnologij i sistem elektropitaniya Po rezultatam provedyonnyh issledovanij pri kooperacii s vedushimi institutami RAN IPHF IFTT i IHTTM byl realizovan ryad pilotnyh proektov pokazavshih vysokuyu effektivnost Dlya kompanii MTS byla sozdana i vvedena v ekspluataciyu modulnaya sistema rezervnogo pitaniya na baze vodorodno vozdushnyh toplivnyh elementov sostoyashaya iz TE sistemy upravleniya nakopitelya elektroenergii i preobrazovatelya s moshnostyu sistemy do 10 kVt Vodorodno vozdushnye energeticheskie sistemy obladayut ryadom preimushestv sredi kotoryh shirokij temperaturnyj diapazon ekspluatacii pri temperature vneshnej sredy 40 60 C vysokij KPD do 60 otsutstvie shuma i vibracij bystryj start kompaktnost i ekologichnost voda edinstvennyj produkt raboty Tipy toplivnyh elementovOsnovnye tipy toplivnyh elementov Tip toplivnogo elementa Reakciya na anode Elektrolit Reakciya na katode Temperatura SShelochnoj TE 2 H2 4 OH 4 H2O 4 e Rastvor KON O 2 2 H2O 4 e 4 OH 60 140 S2 H2 4 H 4 e Protonnoobmennaya membrana O2 4 H 4 e 2 H2O 80Metanolnyj TE 2 CH3OH 2 H2O 2 CO2 12 H 12 e Protonnoobmennaya membrana 3 O2 12 H 12 e 6 H2O 60TE na osnove ortofosfornoj kisloty 2 H2 4 H 4 e Rastvor fosfornoj kisloty O2 4 H 4 e 2 H2O 2002 H2 2 CO32 2 H2O 2 CO2 4 e Rasplavlennyj karbonat O2 2 CO2 4 e 2 CO32 650Tverdotelnyj oksidnyj TE 2 H2 2 O2 2 H2O 4 e Smes oksidov O2 4 e 2 O2 1000Vozdushno alyuminievyj elektrohimicheskij generator ispolzuet dlya proizvodstva elektroenergii okislenie alyuminiya kislorodom vozduha Tokogeneriruyushuyu reakciyu v nyom mozhno predstavit v vide 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 displaystyle ce 4 Al 3 O2 6 H2O gt 4 Al OH 3 E 2 71 V displaystyle quad E 2 71 text V a reakciyu korrozii kak 2Al 6H2O 2Al OH 3 3H2 displaystyle ce 2 Al 6 H2O gt 2 Al OH 3 3 H2 Sushestvennymi preimushestvami vozdushno alyuminievogo elektrohimicheskogo generatora yavlyayutsya vysokij do 50 koefficient poleznogo dejstviya otsutstvie vrednyh vybrosov prostota obsluzhivaniya Preimushestva i nedostatkiStil etoj stati neenciklopedichen ili narushaet normy literaturnogo russkogo yazyka Statyu sleduet ispravit soglasno stilisticheskim pravilam Vikipedii 6 sentyabrya 2023 Preimushestva vodorodnyh toplivnyh elementov Vodorodnye toplivnye elementy obladayut ryadom cennyh kachestv sredi kotoryh Vysokij KPDEtot razdel nuzhno dopolnit Pozhalujsta uluchshite i dopolnite razdel 31 oktyabrya 2017 U toplivnyh elementov net principialnogo teoreticheskogo ogranicheniya na KPD kak u teplovyh mashin KPD cikla Karno yavlyaetsya maksimalno vozmozhnym KPD sredi vseh teplovyh mashin s takimi zhe minimalnoj i maksimalnoj temperaturami Vysokij KPD dostigaetsya blagodarya pryamomu prevrasheniyu energii topliva v elektroenergiyu V obychnyh generatornyh ustanovkah toplivo snachala szhigaetsya nagretyj vodyanoj par ili gaz vrashaet turbinu ili val dvigatelya vnutrennego sgoraniya kotorye v svoyu ochered vrashayut elektricheskij generator Rezultativnyj maksimum KPD sostavlyaet 53 chashe zhe on nahoditsya na urovne poryadka 35 38 Bolee togo iz za mnozhestva zvenev a takzhe iz za termodinamicheskih ogranichenij po maksimalnomu KPD teplovyh mashin sushestvuyushij KPD vryad li udastsya podnyat vyshe U sushestvuyushih toplivnyh elementov KPD sostavlyaet 60 80 KPD pochti ne zavisit ot koefficienta zagruzki Ekologichnost Za V vozduh vydelyaetsya lish vodyanoj par kotoryj ne nanosit vreda okruzhayushej srede Eto horosho vpisyvaetsya v koncepciyu nulevyh vybrosov uglekislogo gaza a takzhe apriori otsutstvie v produktah reakcii drugih vrednyh gazov takih kak monoksid ugleroda dioksid sery i t p Nekotorye istochniki soobshayut ob argumentah Protiv nastaivaya na tom chto vodorod prosachivayas kak iz ballona tak i toplivnogo elementa buduchi legche vozduha podnimaetsya v verhnie sloi atmosfery obrazuya vmeste s geliem svoeobraznuyu koronu zemli i bezvozvratno pokidaet atmosferu Zemli v techenie neskolkih let chto pri massovom primenenii tehnologij na vodorode sposobno privesti k globalnoj potere vody esli vodorod budet proizvoditsya eyo elektrolizom Tem ne menee etot fakt vyzyvaet seryoznye somneniya i s tochki zreniya nauki ne vyderzhivaet nikakoj kritiki poteri iz za diffuzii vodoroda pri ego dobyche i hranenii dlya tehnologicheskih celej nichtozhny po sravneniyu s zapasami vody Etot razdel nuzhno dopolnit Pozhalujsta uluchshite i dopolnite razdel 31 oktyabrya 2017 Kompaktnye razmery Toplivnye elementy legche i imeyut menshie razmery chem tradicionnye istochniki pitaniya Toplivnye elementy proizvodyat menshe shuma menshe nagrevayutsya bolee effektivny s tochki zreniya potrebleniya topliva Eto stanovitsya osobenno aktualnym v voennyh prilozheniyah Primenenie toplivnyh elementov pozvolit sokratit zatraty na logistiku snizit ves prodlit vremya dejstviya priborov i oborudovaniya Sovokupnaya stoimost vladeniya vodorodno vozdushnyh sistem znachitelno nizhe obychnyh elektrohimicheskih batarej Krome togo oni obladayut vysochajshej otkazoustojchivostyu za schet otsutstviya dvizhushihsya chastej mehanizmov ne nuzhdayutsya v tehnicheskom obsluzhivanii a srok ih ekspluatacii dostigaet 15 let prevoshodya klassicheskie elektrohimicheskie batarei vplot do pyati raz Problemy toplivnyh elementov Vnedreniyu toplivnyh elementov na transporte meshaet otsutstvie vodorodnoj infrastruktury Voznikaet problema kuricy i yajca zachem proizvodit vodorodnye avtomobili esli net infrastruktury Zachem stroit vodorodnuyu infrastrukturu esli net vodorodnogo transporta Bolshinstvo elementov pri rabote vydelyayut to ili inoe kolichestvo tepla Eto trebuet sozdaniya slozhnyh tehnicheskih ustrojstv dlya utilizacii tepla parovye turbiny i pr a takzhe organizacii potokov topliva i okislitelya sistem upravleniya otbiraemoj moshnostyu dolgovechnosti membran otravleniya katalizatorov nekotorymi pobochnymi produktami okisleniya topliva i drugih zadach No pri etom zhe vysokaya temperatura processa pozvolyaet proizvodit teplovuyu energiyu chto sushestvenno uvelichivaet KPD energeticheskoj ustanovki Toplivnye elementy v silu nizkoj skorosti himicheskih reakcij obladayut inertnostyu i dlya raboty v usloviyah pikovyh ili impulsnyh nagruzok trebuyut opredelyonnogo zapasa moshnosti ili primeneniya drugih tehnicheskih reshenij superkondensatory akkumulyatornye batarei Takzhe sushestvuet problema polucheniya i hraneniya vodoroda Vo pervyh on dolzhen byt dostatochno chistyj chtoby ne proizoshlo bystrogo otravleniya katalizatora vo vtoryh dostatochno deshyovyj chtoby ego stoimost byla rentabelna dlya konechnogo potrebitelya Iz prostyh himicheskih elementov vodorod i uglerod yavlyayutsya krajnostyami U vodoroda samaya bolshaya udelnaya teplota sgoraniya sredi vseh himicheskih elementov i vysokaya himicheskaya aktivnost no ochen nizkaya plotnost U ugleroda samaya vysokaya udelnaya teplota sgoraniya sredi tvyordyh elementov dostatochno vysokaya plotnost no nizkaya himicheskaya aktivnost iz za energii aktivacii Zolotaya seredina uglevod sahar ili ego proizvodnye etanol ili uglevodorody zhidkie tvyordye i gazoobraznye Vydelyaemyj uglekislyj gaz dolzhen uchastvovat v obshem cikle dyhaniya planety ne prevyshaya predelno dopustimyh koncentracij Sushestvuet mnozhestvo sposobov proizvodstva vodoroda no v nastoyashee vremya okolo 50 vodoroda proizvodimogo vo vsyom mire poluchayut iz prirodnogo gaza Vse ostalnye sposoby poka ochen dorogostoyashie Ochevidno chto pri neizmennom balanse pervichnyh energonositelej s rostom potrebnostej v vodorode kak v massovom toplive i razvitiyu ustojchivosti potrebitelej k zagryazneniyam rost proizvodstva budet rasti imenno za schyot etoj doli a s narabotkoj infrastruktury pozvolyayushej imet ego v dostupnosti bolee dorogie no bolee udobnye v nekotoryh situaciyah sposoby budut otmirat Prochie sposoby v kotorye vodorod vovlechyon v kachestve vtorichnogo energonositelya neizbezhno niveliruyut ego rol ot topliva do svoego roda himicheskogo akkumulyatora Sushestvuet mnenie chto s rostom cen na energonositeli stoimost vodoroda takzhe rastyot iz za etogo neizbezhno No sebestoimost energii proizvodimoj iz vozobnovlyaemyh istochnikov postoyanno snizhaetsya sm Vetroenergetika Proizvodstvo vodoroda Naprimer srednyaya cena elektroenergii v SShA vyrosla v 2007 godu do 0 09 za kVt ch togda kak sebestoimost elektroenergii proizvedyonnoj iz vetra sostavlyaet 0 04 0 07 sm Vetroenergetika ili AWEA V Yaponii kilovatt chas elektroenergii stoit okolo 0 2 Uchityvaya territorialnuyu udalyonnost nekotoryh perspektivnyh oblastej naprimer transportirovat poluchennuyu fotoelektricheskimi stanciyami elektroenergiyu iz Afriki napryamuyu po provodam yavno besperspektivno nesmotrya na eyo ogromnyj energeticheskij potencial v etom plane dazhe rabota vodoroda kak himicheskogo akkumulyatora mozhet byt vpolne rentabelnoj Po dannym na 2010 god stoimost energii vodorodnogo toplivnogo elementa dolzhna podeshevet v vosem raz chtoby stat konkurentosposobnoj s energiej proizvodimoj teplovymi i atomnymi elektrostanciyami K sozhaleniyu v vodorode proizvedyonnom iz prirodnogo gaza budet prisutstvovat ugarnyj gaz SO i serovodorod otravlyayushie katalizator Poetomu dlya umensheniya otravleniya katalizatora neobhodimo povysit temperaturu toplivnogo elementa Uzhe pri temperature 160 C v toplive mozhet prisutstvovat 1 SO K nedostatkam toplivnyh elementov s platinovymi katalizatorami mozhno otnesti vysokuyu stoimost platiny slozhnosti s ochistkoj vodoroda ot vysheupomyanutyh primesej i kak sledstvie dorogoviznu gaza ogranichennyj resurs elementa vsledstvie otravleniya katalizatora primesyami Krome togo platina dlya katalizatora nevozobnovlyaemyj resurs Schitaetsya chto eyo zapasov hvatit na 15 20 let proizvodstva elementov V kachestve alternativy platinovym katalizatoram issleduetsya vozmozhnost primeneniya fermentov Fermenty vozobnovlyaemye materialy oni dyoshevy ne otravlyayutsya osnovnymi primesyami v deshyovom toplive Obladayut specificheskimi preimushestvami Nechuvstvitelnost fermentov k SO i serovodorodu sdelala vozmozhnym poluchenie vodoroda iz biologicheskih istochnikov naprimer pri konversii organicheskih othodov Krome togo vodorod eshyo i krajne pozharoopasen i vzryvoopasen Dazhe pri silnyh morozah on mozhet samoproizvolno vspyhnut pri smeshivanii s vozduhom Primenenie toplivnyh elementovSm takzhe Vodorodnaya energetika Toplivnye elementy pervonachalno primenyalis tolko v kosmicheskoj otrasli odnako v nastoyashee vremya sfera ih primeneniya nepreryvno rasshiryaetsya Ih primenyayut v stacionarnyh elektrostanciyah v kachestve avtonomnyh istochnikov teplo i elektrosnabzheniya zdanij v dvigatelyah transportnyh sredstv v kachestve istochnikov pitaniya noutbukov i mobilnyh telefonov Chast etih ustrojstv poka ne pokinula sten laboratorij drugie uzhe kommercheski dostupny i davno primenyayutsya Shiroko ispolzuyutsya vysokomoshnye energeticheskie ustanovki na baze toplivnyh elementov V osnovnom takie ustanovki rabotayut na osnove elementov na baze rasplavlennyh karbonatov fosfornoj kisloty i tvyordyh oksidov Kak pravilo takie ustanovki ispolzuyut ne tolko dlya vyrabotki elektroenergii no i dlya polucheniya tepla Bolshie usiliya prilagayutsya dlya razrabotki gibridnyh ustanovok v kotoryh vysokotemperaturnye toplivnye elementy kombiniruyutsya s gazovymi turbinami KPD takih ustanovok mozhet dostigat 74 6 pri usovershenstvovanii gazovyh turbin Aktivno vypuskayutsya i malomoshnye ustanovki na baze toplivnyh elementov Primery primeneniya toplivnyh elementov Oblast primeneniya Moshnost Primery ispolzovaniyaStacionarnye ustanovki 5 250 kVt i vyshe Avtonomnye istochniki teplo i elektrosnabzheniya zhilyh obshestvennyh i promyshlennyh zdanij istochniki besperebojnogo pitaniya rezervnye i avarijnye istochniki elektrosnabzheniyaPortativnye ustanovki 1 50 kVt Dorozhnye ukazateli gruzovye i zheleznodorozhnye refrizheratory invalidnye kolyaski telezhki dlya golfa kosmicheskie korabli i sputnikiTransport 25 150 kVt Avtomobili i drugie transportnye sredstva voennye korabli i podvodnye lodkiPortativnye ustrojstva 1 500 Vt Mobilnye telefony noutbuki karmannye kompyutery personalnye kompyutery razlichnye bytovye elektronnye ustrojstva sovremennye voennye pribory V fevrale 2021 goda kompaniya Tojota predstavila modulnye vodorodnye toplivnye elementy dlya shirokogo primeneniya vyhodnoj moshnosti 60 i 80 kVt Takzhe primenyayutsya drony na vodorodnyh toplivnyh elementah Tehnicheskoe regulirovanie v oblasti proizvodstva i ispolzovaniya toplivnyh elementov V 19 avgusta 2004 goda Mezhdunarodnoj elektrotehnicheskoj komissiej MEK IEC byl vypushen pervyj mezhdunarodnyj standart IEC 62282 2 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 2 Moduli toplivnyh elementov Eto byl pervyj standart serii IEC 62282 razrabotka kotoroj osushestvlyaetsya Tehnicheskim komitetom Tehnologii toplivnyh elementov TC IEC 105 v sostav Tehnicheskogo komiteta TS IEC 105 vhodyat postoyannye predstaviteli iz 17 stran i nablyudateli iz 15 stran mira TC IEC 105 razrabotal i izdal 14 mezhdunarodnyh standartov serii IEC 62282 ohvatyvayushih shirokij spektr tematiki svyazannoj so standartizaciej energoustanovok na osnove toplivnyh elementov Federalnoe agentstvo po tehnicheskomu regulirovaniyu i metrologii Rossijskoj Federacii ROSSTANDART yavlyaetsya kollektivnym chlenom Tehnicheskogo komiteta TS IEC 105 na pravah nablyudatelya Koordinacionnuyu deyatelnost s MEK so storony Rossijskoj Federacii osushestvlyaet sekretariat RosMEK Rosstandart a raboty po implementacii standartov MEK proizvodyatsya nacionalnym Tehnicheskim komitetom po standartizacii TK 029 Vodorodnye tehnologii Nacionalnoj associaciej vodorodnoj energetiki NAVE i OOO KVT V nastoyashee vremya Rosstandart prinyal sleduyushie nacionalnye i mezhgosudarstvennye standarty identichnye mezhdunarodnym standartam IEC GOST R 56188 1 2014 IEC TS 62282 1 2010 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 1 Terminologiya GOST R MEK 62282 2 2014 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 2 Moduli toplivnyh elementov GOST R MEK 62282 3 100 2014 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 3 100 Stacionarnye energoustanovki na toplivnyh elementah Bezopasnost GOST R MEK 62282 3 200 2014 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 3 200 Stacionarnye energoustanovki na toplivnyh elementah Metody ispytanij dlya opredeleniya rabochih harakteristik GOST IEC 62282 3 201 2016 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 3 201 Stacionarnye energoustanovki na toplivnyh elementah Metody ispytanij dlya opredeleniya rabochih harakteristik sistem maloj moshnosti GOST IEC 62282 3 300 2016 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 3 300 Stacionarnye energoustanovki na toplivnyh elementah Montazh GOST IEC 62282 5 1 2016 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 5 1 Portativnye energoustanovki na toplivnyh elementah Bezopasnost GOST IEC 62282 7 1 2016 Tehnologii toplivnyh elementov Chast 7 1 Metody ispytanij edinichnyh elementov dlya toplivnyh elementov s polimernym elektrolitom Sm takzheProizvodstvo vodoroda Vodorodnyj transportPrimechaniya482 01 05 GOST R MEK 60050 482 2011 Istochniki toka himicheskie Terminy i opredeleniya arh 9 oktyabrya 2019 Civadze A Yu Perspektivy sozdaniya nizkotemperaturnyh toplivnyh elementov ne soderzhashih platinu arh 15 avgusta 2021 A Yu Civadze M R Tarasovich V N Andreev i dr Rossijskij himicheskij zhurnal 2006 T L 6 S 109 114 UDK 621 352 6 66 094 373 G Uchenye nashli sposob prodlit srok sluzhby vodorodnyh toplivnyh elementov arh 10 dekabrya 2020 RIA Novosti 2020 10 dekabrya Kovalyov A Vyzhat po maksimumu arh 6 avgusta 2013 Energiya bez granic zhurn 2013 1 20 S 18 19 Makarova V Vyrabotka energii toplivnyh elementov pryamogo okisleniya spirtov iz vodnyh rastvorov s razlichnoj koncentraciej etanola Energo i resursosberezhenie Energoobespechenie Netradicionnye i vozobnovlyaemye istochniki energii Atomnaya energetika materialy Mezhdunarodnoj nauchno prakticheskoj konferencii studentov aspirantov i molodyh uchenyh posvyashennoj pamyati professora Danilova N I 1945 2015 Danilovskih chtenij Ekaterinburg 10 14 dekabrya 2018 g arh 15 avgusta 2021 V Makarova A V Matveev Ekaterinburg UrFU 2018 S 716 720 UDK 620 92S G Izobretyon toplivnyj element bez membrany rus www membrana ru Arhivirovano iz originala 14 sentyabrya 2009 goda Toplivnye elementy per s angl pod red G D Yanga M Izd vo inostrannoj lit 1963 216 s S 12 J Larmini A Dicks Fuel cell systems explained Second edition John Willey amp Sons Ltd 2003 406 s V S Bagotsky Fuel Cells Problems and Solutions NJ Wiley 2009 320 s O K Davtyan Soviet chemist Britannica angl www britannica com Data obrasheniya 22 avgusta 2023 Arhivirovano 22 avgusta 2023 goda Arhivirovannaya kopiya neopr Data obrasheniya 7 maya 2010 Arhivirovano iz originala 10 noyabrya 2007 goda Novye energeticheskie proekty ocenili vodorodnye razrabotki tomskogo politeha neopr REGNUM 20 iyunya 2005 Data obrasheniya 14 avgusta 2010 Arhivirovano 28 dekabrya 2013 goda Nornikel likvidiruet kompaniyu Novye energeticheskie proekty Arhivnaya kopiya ot 26 dekabrya 2013 na Wayback Machine Finansovye novosti na MFD RU Pod red V A Moshnikova i E I Terukova Osnovy vodorodnoj energetiki SPb Izd vo SPbGETU Leti 2010 288 s ISBN 978 5 7629 1096 5 Alkaline fuel cells running at elevated temperature for regenerative fuel cell system applications in spacecrafts ScienceDirect neopr Data obrasheniya 10 iyunya 2021 Arhivirovano 10 iyunya 2021 goda Zhuk A Z Klejmenov B V Fortov V E Shejndlin A E Elektromobil na alyuminievom toplive M Nauka 2012 171 s ISBN 978 5 02 037984 8 Obzor inzhenernyh sistem COD Elektrosnabzhenie COD Toplivnye elementy ostorozhnoe nachalo neopr alldc ru Data obrasheniya 8 oktyabrya 2020 Arhivirovano 28 noyabrya 2020 goda Astronet gt Dissipaciya atmosfer Arhivirovano 17 iyulya 2018 Data obrasheniya 17 iyulya 2018 Istochnik neopr Data obrasheniya 24 dekabrya 2007 Arhivirovano 9 maya 2008 goda Patent RF RU2229515 Vodorod kislorodnyj toplivnyj element na osnove immobilizovannyh fermentov neopr Data obrasheniya 19 aprelya 2009 Arhivirovano 6 iyulya 2008 goda Sergej Karasyov Toyota sozdala modulnye vodorodnye toplivnye elementy dlya shirokogo primeneniya rus 3dnews ru 3dnews ru 26 fevralya 2021 Data obrasheniya 27 fevralya 2021 Arhivirovano 27 fevralya 2021 goda Toyota Develops Packaged Fuel Cell System Module to Promote the Hydrogen Utilization toward the Achievement of Carbon Neutrality angl global toyota global toyota 26 fevralya 2021 Data obrasheniya 27 fevralya 2021 Arhivirovano 26 fevralya 2021 goda Inzhenery ispytali vodorodnyj dron startuyushij s korablej Arhivnaya kopiya ot 18 noyabrya 2020 na Wayback Machine Vesti Nauka 14 noyabrya 2020LiteraturaKvasnikov L A Tazetdinov R G Regenerativnye toplivnye elementy Tirazh 1600 ekz M Atomizdat 1978 g 168 s Anisimov V M Toplivnye elementy i perspektivy primeneniya ih na zheleznodorozhnom transporte Moskva Transport 1971 g 72 s Toplivnye elementy Perevod s anglijskogo M Inostrannaya literatura 1963 g 216 str Toplivnye elementy Nekotorye voprosy teorii Nauka 140 stranic 1964 g SsylkiMediafajly na Vikisklade fuelcells org fuelcelltoday com Ramenskij A Yu Grigorev S A Tehnologii toplivnyh elementov voprosy tehnicheskogo regulirovaniya ISJAEE 19 20 207 208 2016 god hydrogenandfuelcells Departament energetiki SShA Kirillov Nikolaj Germaniya Rossii predlozhila podvodnye lodki neopr NVO NG 29 yanvarya 2010 Data obrasheniya 29 yanvarya 2010 sravnenie EHG s dvigatelyami Stirlinga 1 Kak rabotaet toplivnyj element na russkom yazykeDlya uluchsheniya etoj stati zhelatelno Obnovit statyu aktualizirovat dannye Najti i oformit v vide snosok ssylki na nezavisimye avtoritetnye istochniki podtverzhdayushie napisannoe Pozhalujsta posle ispravleniya problemy isklyuchite eyo iz spiska parametrov Posle ustraneniya vseh nedostatkov etot shablon mozhet byt udalyon lyubym uchastnikom

NiNa.Az

NiNa.Az - Абсолютно бесплатная система, которая делится для вас информацией и контентом 24 часа в сутки.
Взгляните
Закрыто