Tế bào nhiên liệu. Sơ đồ, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Các yếu tố nhiên liệu. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế

Bình luận bài viết

Pin nhiên liệu hydro-oxy được phát hiện vào năm 1838 bởi nhà khoa học người Anh W. Grove. Ông đã nghiên cứu quá trình phân hủy nước thành hydro và oxy và phát hiện ra rằng máy điện phân tạo ra dòng điện. Hóa ra có những quy trình chuyển đổi nhiên liệu thành điện mà không cần đốt nhiên liệu. Nhưng nhân loại nhận được điện chủ yếu từ quá trình đốt dầu, than hoặc khí đốt trong các nhà máy nhiệt điện hoặc nhiên liệu hạt nhân trong các nhà máy điện hạt nhân. Các quá trình liên quan đến quá trình đốt cháy gây ra tổn thất lớn, vì vậy bất kỳ giải pháp nào để tạo ra điện mà không cần đốt nhiên liệu đều thu hút các nhà khoa học và kỹ sư.

Pin nhiên liệu là gì?

Trong quá trình nghiên cứu, hóa ra nhiên liệu cho pin nhiên liệu cần phải được chuẩn bị sẵn. Rốt cuộc, không có hydro nguyên chất trong tự nhiên. Nó phải được chiết xuất từ nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như khí mê-tan hoặc khí tự nhiên.

Pin nhiên liệu là nguồn hóa học của dòng điện và do đó bao gồm cực dương, cực âm và chất điện phân (xem hình).

pin nhiên liệu

Ở cực dương, chất khử (hydro) bị oxy hóa, giải phóng các electron ra mạch ngoài và các ion H+ tích điện dương đi vào chất điện phân. Từ đầu kia của chuỗi, các electron tiếp cận cực âm, nơi không khí (oxy) được cung cấp và xảy ra phản ứng khử (thêm electron bằng tác nhân oxy hóa - oxy). Các ion hydro tích điện dương (proton) được chất điện phân chuyển sang cực âm, nơi chúng kết hợp với các ion oxy âm và tạo thành nước H2O.

Điện cực và chất điện phân không tham gia phản ứng. Vì vậy, hydro và oxy phải được cung cấp cho pin nhiên liệu, phải loại bỏ nước và phải loại bỏ dòng điện.

Các vấn đề trong việc sản xuất hydro đã dẫn đến nỗ lực sử dụng các chất khử khác, đặc biệt là carbon monoxide CO, chất tương đối dễ thu được từ than. Vào những năm 30 của thế kỷ XX. Nhà nghiên cứu người Đức E. Bauer đã tạo ra một hệ thống lắp đặt trong phòng thí nghiệm với chất điện phân rắn để oxy hóa than anốt trực tiếp. Hiện nay, ngoài than đá, hầu hết các loại nhiên liệu hữu cơ đều có thể sử dụng được. Thay vì nước trong các pin nhiên liệu như vậy, sản phẩm đầu ra là CO2 carbon dioxide.

Tại sao pin nhiên liệu lại hấp dẫn như một nguồn điện?

Thứ nhất, chúng thân thiện với môi trường hơn các nhà máy nhiệt điện. Pin nhiên liệu hydro-oxy tạo ra nước và pin nhiên liệu carbon tạo ra carbon dioxide, tỷ lệ trên mỗi đơn vị điện ít hơn nhiều so với các nhà máy nhiệt điện.

Thứ hai, chúng có hiệu suất cao khoảng 40-60% (các nhà máy nhiệt điện lớn có khoảng 30%). Hiện nay, các công nghệ có hiệu suất lên tới 90% đã được phát triển. Điều này giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch ít nhất 2 lần. Thứ ba, độ tin cậy của nhiên liệu cao bất thường. Xác suất hoạt động không có lỗi được ước tính là “bảy số chín” hoặc 99,99999%.

Các loại pin nhiên liệu

Những loại này được xác định bởi loại chất điện phân được sử dụng trong pin nhiên liệu.

1. Axit photphoric. Loại pin nhiên liệu này hiện đang được sản xuất hàng loạt. Hơn 200 trong số đó đã được lắp đặt - tại bệnh viện, khách sạn, trường học và văn phòng. Hiệu suất của chúng là 40%, nhưng ngoài ra, sản phẩm đầu ra được sử dụng - hơi nước nóng. Nhiệt độ hoạt động của pin nhiên liệu như vậy là khoảng 200°C.

2. Màng trao đổi proton. Những phần tử này hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn (khoảng 100°C). Màng trao đổi proton là một lớp nhựa mỏng cho phép các proton đi qua. Nhựa được phủ một lớp hạt kim loại (thường là bạch kim) ở cả hai mặt, là chất xúc tác hoạt động. Loại pin nhiên liệu này được coi là có triển vọng nhất cho ô tô và có thể thay thế cho pin và ắc quy.

3. Cacbonat nóng chảy. Các tế bào có chất điện phân này hoạt động ở nhiệt độ khoảng 700°C và có thể xử lý hydro, carbon monoxide, khí tự nhiên, propan, nhiên liệu diesel và các chất khác. Các cơ sở công nghiệp có công suất từ 10 kW đến 2 MW đã được phát triển. Pin nhiên liệu như vậy có triển vọng trở thành nhà máy điện cố định.

4. Oxit rắn. Thay vì sử dụng chất điện phân lỏng, người ta sử dụng vật liệu gốm rắn. Nhiệt độ hoạt động trong pin nhiên liệu như vậy lên tới 1000°C. Hiệu suất đạt 60%. Một pin nhiên liệu có công suất 220 kW được trình diễn. Những tế bào nhiên liệu như vậy hứa hẹn sẽ trở thành nhà máy điện mạnh mẽ.

5. Chất điện phân kiềm. Pin nhiên liệu có chất điện phân (KOH) như vậy đã được sử dụng từ lâu trong tàu vũ trụ của Mỹ. Hiệu quả của họ đạt 70%. Nhưng đối với các ứng dụng thương mại thì chúng vẫn còn quá đắt.

6. Metanol. Cấu trúc của tế bào như vậy tương tự như tế bào có màng trao đổi proton, nhưng được thiết kế để tách hydro từ metanol lỏng. Hiệu quả là khoảng 40%. Nhiệt độ hoạt động 50-90°C.

7. Pin nhiên liệu tái tạo. Loại pin nhiên liệu này đang được nghiên cứu. Nó sử dụng một vòng khép kín. Nước được tách thành hydro và oxy bằng máy điện phân pin mặt trời. Hydro và oxy được đưa vào pin nhiên liệu, nơi tạo ra điện, nhiệt và nước. Nước được tái chế trở lại máy điện phân và quá trình này lặp lại. Loại pin nhiên liệu này có triển vọng cho tàu vũ trụ và trạm.

Xem các bài viết khác razdela Nguồn năng lượng thay thế.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Nồng độ cồn của bia ấm 07.05.2024

Bia, là một trong những đồ uống có cồn phổ biến nhất, có hương vị độc đáo riêng, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ tiêu thụ. Một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra rằng nhiệt độ bia có tác động đáng kể đến nhận thức về mùi vị rượu. Nghiên cứu do nhà khoa học vật liệu Lei Jiang dẫn đầu đã phát hiện ra rằng ở nhiệt độ khác nhau, các phân tử ethanol và nước hình thành các loại cụm khác nhau, ảnh hưởng đến nhận thức về mùi vị rượu. Ở nhiệt độ thấp, nhiều cụm giống kim tự tháp hình thành hơn, làm giảm vị cay nồng của "etanol" và làm cho đồ uống có vị ít cồn hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng lên, các cụm trở nên giống chuỗi hơn, dẫn đến mùi cồn rõ rệt hơn. Điều này giải thích tại sao hương vị của một số đồ uống có cồn, chẳng hạn như rượu baijiu, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ. Dữ liệu thu được mở ra triển vọng mới cho các nhà sản xuất đồ uống, ... >>

Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc 07.05.2024

Trò chơi máy tính đang trở thành một hình thức giải trí ngày càng phổ biến trong thanh thiếu niên, nhưng nguy cơ nghiện game vẫn là một vấn đề đáng kể. Các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành một nghiên cứu để xác định các yếu tố chính góp phần gây ra chứng nghiện này và đưa ra các khuyến nghị để phòng ngừa. Trong suốt sáu năm, 385 thanh thiếu niên đã được theo dõi để tìm ra những yếu tố nào có thể khiến họ nghiện cờ bạc. Kết quả cho thấy 90% người tham gia nghiên cứu không có nguy cơ bị nghiện, trong khi 10% trở thành người nghiện cờ bạc. Hóa ra yếu tố chính dẫn đến chứng nghiện cờ bạc là do mức độ hành vi xã hội thấp. Thanh thiếu niên có mức độ hành vi xã hội thấp không thể hiện sự quan tâm đến sự giúp đỡ và hỗ trợ của người khác, điều này có thể dẫn đến mất liên lạc với thế giới thực và phụ thuộc sâu sắc hơn vào thực tế ảo do trò chơi máy tính cung cấp. Dựa trên kết quả này, các nhà khoa học ... >>

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Đã tìm thấy một cách đáng tin cậy để truyền năng lượng mà không cần dây dẫn 27.04.2022

Một nhóm các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ đã thử nghiệm một công nghệ mới để truyền tải điện năng không dây.

Bằng cách sử dụng bức xạ vi sóng, các nhà vật lý đã tìm cách truyền tải điện với công suất 1,6 kilowatt trong khoảng cách 1 km tại khu nghiên cứu của Quân đội Mỹ ở Blossom Point (Maryland). Phòng thí nghiệm nhấn mạnh rằng đây là minh chứng thành công và đáng tin cậy nhất về truyền tải điện không dây trong 50 năm qua.

Chùm năng lượng được truyền giữa hai điểm trong hệ thống BEaming - Vi sóng (SCOPE-M) An toàn và Liên tục. Thiết bị đặc biệt chuyển đổi điện năng thành vi sóng, sau đó được hội tụ bởi một chùm hẹp trên một máy thu với cái gọi là trực tuyến (anten chỉnh lưu - anten chỉnh lưu) - đây là một loại anten thu đặc biệt với các điốt tần số cao. Khi vi sóng chạm vào trực tràng, chúng được chuyển đổi thành dòng điện một chiều.

Trong 12 tháng, các nhà khoa học Mỹ đã thử sử dụng SCOPE-M để truyền điện dưới dạng chùm tia vi ba có tần số 10 GHz ở hai nơi - tại bãi thử Blossom Point, cũng như tại khu vực chụp ảnh vệ tinh băng thông siêu rộng Haystack. máy phát radar tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Kết quả ở Maryland là công suất đỉnh cao hơn 60%, nhưng Massachusetts ở trên mức trung bình, dẫn đến cuối cùng là công suất cao hơn.

Các nhà khoa học không muốn sử dụng tần số vi sóng cao hơn, bởi vì điều này sẽ dẫn đến sự thất thoát năng lượng khi đi qua bầu khí quyển. Tần số 10 GHz cho phép sử dụng các linh kiện rẻ và đáng tin cậy, trong khi tổn thất điện năng ít hơn 5% ngay cả khi trời mưa lớn.

Tin tức thú vị khác:

▪ Xe Volvo cảnh báo nhau về băng

▪ Lenovo IdeaPad Gaming Chromebook

▪ Động vật lớn và dịch bệnh chết người

▪ Máy bay không người lái giá rẻ không cần nhiên liệu

▪ Ắc quy ô tô 42 V

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Thí nghiệm hóa học. Lựa chọn bài viết

▪ Tóm tắt bài báo Văn học nước ngoài thế kỷ XNUMX. Giường cũi

▪ bài viết Đâu là nơi khô hạn nhất trên Trái đất? đáp án chi tiết

▪ bài thuốc xổ. Chăm sóc sức khỏe

▪ bài viết Thiết bị tự động reset bộ xử lý trong AON. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài Cuộc thi của hai cây bút chì. thí nghiệm vật lý

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web