Polttokennot ovat tehokkaampia kuin perinteiset voimalaitokset, koska ne tuottavat energiaa sähkökemiallisen reaktion kautta palamisen sijaan. Ne toimivat usein varageneraattoreina huippukysynnän aikana, ja niitä käytetään myös erilaisissa joukkoliikennemuodoissa. Tässä blogissa opimme, mihin vetypolttokennoja käytetään ja miten ne toimivat.
Mihin vetypolttokennoja käytetään?
Polttokennoissa sähköä voidaan tuottaa yhdistämällä vety- ja happiatomeja. Näille monipuolisille polttokennoille löytyy sovelluksia eri aloilla avaruusalusten ja elektronisten laitteiden tehosta kotitalouksiin ja liikerakennuksiin sekä ajoneuvoihin. Katsotaanpa nyt joitakin sen tärkeimpiä käyttötarkoituksia yksityiskohtaisesti.
1. Varastonhallinta: Useat suuret varasto- ja jakeluorganisaatiot kääntyvät näiden polttokennojen puoleen saadakseen voiman puhtaisiin kuorma-autoihin, trukkeihin, lavanostureisiin ja muihin laitteisiin.
2. Kansainvälinen jakelu: Polttokennoissa on kaukokuljetuksiin ja paikalliseen jakeluun tarvittava kantama ja teho. Autoteollisuus valmistaa jo vetykäyttöisiä puolikuorma-autoja ja pakettiautoja.
3. Bussit: Vetyvoimaa tutkitaan käytettäväksi erilaisissa joukkoliikennemuodoissa, mukaan lukien polttokennobussit. Useat suuret kaupungit ovat kokeilleet vetykäyttöisiä linja-autoja, mukaan lukien Chicago, Vancouver, Lontoo ja Peking.
Ristiviittaus: POLTTOKENO-SÄHKÖLINJAUKSET päästöttömään joukkoliikenteeseen
4. Junat: Vetypolttokennojunat ovat nyt saapuneet useimpiin kehittyneisiin maihin.
5. Yksittäiset ajoneuvot: Suuret autonvalmistajat työskentelevät vetypolttokennosähköautojen (HFCEV) parissa henkilökohtaiseen käyttöön. Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo ja BMW I Hydrogen Next ovat merkittäviä malleja.
6. Ilmailu: Useat kokeelliset hankkeet ovat tutkineet näiden polttokennojen käyttöä ilmailussa. Pitkän matkan miehittämättömät ajoneuvot käytti hybridijärjestelmää polttokennoilla jotka toimivat aurinkopaneeleilla, mikä mahdollisti teoriassa rajattoman jatkuvan päivä- ja yölennon.
Ristiviittaus: Voisiko vetykäyttöiset lennot olla todellisuutta vuoteen 2035 mennessä?
7. Varavirran luominen: Kiinteitä polttokennoja käytetään keskeytymätön virtalähde (UPS) järjestelmät, joissa jatkuva käyttöaika on tärkeää. Sairaalat ja datakeskukset siirtyvät yhä enemmän vetyyn keskeytymättömälle virtalähteelle. Se voi toimia myös varageneraattoreina, jolloin yhden datakeskuksen palvelin voi toimia vain vedyllä kahden päivän ajan.
8. Mobiilivoiman tuottaminen: Vety tarjoaa lukuisia vaihtoehtoja liikkuvaan sähköntuotantoon. NASA valmisti joitakin ensimmäisiä vetypolttokennoja voimaraketit ja avaruussukkulat avaruudessa.
9. Miehittämättömät ilma-alukset (UAV): Monet innovatiiviset UAV-sovellukset (eli droonit), jotka vaihtelevat pakettien toimitus etsintä- ja pelastustehtäviin, standardiakkujen teho ja kantama haittaavat vakavasti. Joten sekä armeija että yksityiset yritykset aikovat käsitellä näitä ongelmia polttokennoilla.
10. Veneet ja sukellusveneet: Polttokennoja käytetään useissa merenkulun sovelluksissa, ja ne toimivat vaihtoehtona ydinvoimajärjestelmille. The Energian tarkkailija, ensimmäinen vetyalus, loi jopa vetynsä polttokennojärjestelmää varten käyttämällä aurinkopaneeleja ja tuuliturbiineja.
Tutustu myös blogiimme: Vetyenergia: edut ja haitat
Mistä vetypolttokennot on valmistettu?
Polttokenno koostuu kahdesta elektrodista, a anodi ja katodi, jotka on erotettu elektrolyyttikalvolla. Vetyä, metaania, etaania, etanolia ja muita orgaanisia polttoaineita voidaan käyttää polttokennossa sähkön tuottamiseen. Nämä polttoaineet palavat epätäydellisesti ja niistä vapautuu lämpöä sivutuotteena. Suurin osa näistä reaktioista on luonteeltaan redox-reaktioita, jotka johtavat kemiallisen energian muuntamiseen sähköenergiaksi ja luoden sivutuotteina vettä ja hiilidioksidia.
Kuinka vetypolttokennot toimivat?
Nämä vaiheet tarjoavat lyhyen yleiskatsauksen polttokennon toiminnasta:
1. Vety on käyttöön anodissa, ja happea syötetään katodilla.
2. Anodissa vetyatomit jakautuvat protoneiksi ja elektroneiksi.
3. Sähköä tuotetaan kun elektroneja ajetaan piirin läpi, kun taas positiivisesti varautuneet protonit kulkevat elektrolyytin ja kalvon läpi katodille.
4. Kun elektronit ja protonit ovat kulkeneet piirin ja kalvon läpi, ne reagoivat hapen kanssa katodissa, vapauttaa lämpöä ja vettä sivutuotteena.
5. Koska yksittäiset polttokennot eivät riitä antamaan virtaa vaatimattomalle elektroniselle esineelle tai suurelle voimalaitokselle, nämä kennot pinotaan yhteen. tuottaa riittävästi energiaa aiottuun tarkoitukseen.
Katso myös: Vetyaika: näkemyksiä tulevasta Yhdysvaltain energiamuutoksesta
Vetypolttokennojen tehokkuuden vertailu eri kennotyypeissä
- tehokkuus erilaisia polttokennotyyppejä ovat:
| Polttokennotyyppi | Tehokkuus: |
| Alkalinen AFC | 60-70% sähköllä |
| Fosforihappo (PAFC) | 80-85 % yhteensä CHP:lla (yhdistetty lämpövoima); (sähkö 36-42 %) |
| Sula karbonaatti (MCFC) | noin 85 % yhdistetyllä lämpövoimalla |
| Kiinteä oksidi (SOFC) | noin 85 % yhdistetyllä lämpövoimalla |
| Polymeerielektrolyyttikalvo (PEM) | sähkö 50-60% |
Polttokennot ovat samanlaisia kuin akut, koska ne voivat varastoida ja vapauttaa energiaa niin kauan kuin niissä on vetyä. Niillä on useita sovelluksia, mukaan lukien kuljetus ja sähköntuotanto. Tutkijoiden ja insinöörien tulisi kuitenkin ottaa huomioon vetyyn liittyvät turvallisuushaasteet. Jos haluat lisää tällaista informatiivista sisältöä, jatka verkkosivustomme selaamista.
