Print Shortlink

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

            Топливный элемент  – это электрохимическое устройство, которое в результате осуществления высокоэффективного процесса «холодного» горения топлива непосредственно вырабатывает электроэнергию, причём подача реагентов является внешней и не прерывной.

Топливный элемент  состоит из анода, катода и электролита. На аноде отдаёт электроны          ( окисляется ) восстановитель ( Н2 ), свободные электроны с анода идут во внешнюю цепь, а положительные ионы задерживаются на границе анод – электролит ( Н+ ). На другом конце цепи электроны подходят к катоду, здесь выполняется реакция восстановления ( присоединение электронов окислителем  О2- ). Электролит переносит ионы окислителя к катоду.

В топливном элементе происходит реакция:

2Н2 + О2 == 2Н2О + электричество + тепло.

В результате получаем полезную электроэнергию и водяной пар.

Топливный элемент.

Таким образом, в топливном элементе объединяются три фазы физико–химической системы:

- газ ( окислитель );

- электролит ( проводник ионов ):

- металлический электрод ( проводник электронов ).

Здесь выполняется преобразование энергии окислительно-восстановительной реакции в электрическую.  Необходимо учитывать, что сами процессы окисления и восстановления пространственно разделяются электролитом, сами электроды и электролит в реакции не участвуют.  В идеальном случае электрохмическое горение проходит при  невысоких температурах и без потерь.

В отличии от батареек и аккумуляторов, подача горючего и окислителя в топливном элементе выполняется извне. А сам топливный элемент служит как бы посредником в реакции, и в идеальных условиях мог бы использоваться практически вечно.

За продолжительный период исследований  в этой области, разработаны различные типы топливных элементов:

  1. Твёрдополимерные водород-кислородные электролитные.
  2. Твёрдополимерные метанольные.
  3. На щелочном электролите.
  4. Фосфорно-кислотные.
  5. На расплавленных карбонатах.
  6. Твёрдооксидные.

Сейчас выделяют две основные области использования топливных элементов: автономная энергетика ( транспорт, электроника )  и силовая энергетика (стационарные промышленные и бытовые электростанции, комбинированные тепло-электроустановки ). Удельные характеристики и удобство эксплуатации являются определяющими при автономном использовании,  а сбестоимость получаемой энергии не является главным показателем.  Напротив, экономичность – является определяющим фактором для силовой энергетики.

Принято выделять следующие преимущества использования топливных элементов:

- высокий КПД;

- достаточная простота изготовления;

- модульный принцип устройства;

- надёжность;

- долговечность ( не подвержены механическим повреждениям );

- экологичность;

- бесшумная работа;

- приемлемые габариты.

Необходимо отметить и проблемы топливных элементов:

- отвод выделенного тепла;

- получение и хранение водорода;

- высокая стоимость.

Таким образом, в недалёком будущем топливные элементы станут выступать как альтернатива традиционным источникам энергии. Их сфера использования с развитием технологии будет только расширяться. Скорость внедрения топливных элементов сильно зависит от цены на углеводороды и обострения экологической ситуации.  Необходимо учесть, что совершенствуются и традиционные источники энергии,  следовательно, конкуренция в перспективе только обострится.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Leave a Reply

Spam Protection by WP-SpamFree

мой твиттер