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 varastointi- ja jakeluorganisaatiot siirtyvät näihin polttokennoihin puhtaiden kuorma-autojen, trukkien, lavanostureiden ja muiden laitteiden voimanlähteenä.
2. Kansainvälinen jakelu: Polttokennoilla on riittävä kantama ja teho pitkän matkan kuljetuksiin ja paikalliseen jakeluun. Autoteollisuus valmistaa jo vetykäyttöisiä puoliperävaunuja ja pakettiautoja.
3. Linja-autot: Vetyenergian käyttöä tutkitaan eri julkisissa liikennemuodoissa, mukaan lukien polttokennobussit. Useat suuret kaupungit, kuten Chicago, Vancouver, Lontoo ja Peking, ovat kokeilleet vetykäyttöisiä busseja.
Viite: Polttokennokäyttöiset sähköbussit nollapäästöiseen julkiseen liikenteeseen
4. Junat: Vetypolttokennojunat ovat nyt saapuneet useimpiin kehittyneisiin maihin.
5. Yksityisajoneuvot: Suuret autonvalmistajat työskentelevät vetykäyttöisten polttokennoajoneuvojen (HFCEV) parissa henkilökohtaiseen käyttöön. Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo ja BMW I Hydrogen Next ovat merkittäviä malleja.
6. Ilmailu: Useissa kokeellisissa hankkeissa on tutkittu näiden polttokennojen käyttöä ilmailussa. Pitkän matkan miehittämättömät ajoneuvot käyttivät hybridijärjestelmää, jossa polttokennot saivat virtansa aurinkopaneeleista, mikä mahdollisti teoriassa rajattoman jatkuvan lennon päivällä ja yöllä.
Viittaus: Voisivatko vetykäyttöiset lennot olla todellisuutta vuoteen 2035 mennessä?
7. Varavirran tuottaminen: Kiinteitä polttokennoja käytetään keskeytymättömän virransyötön (UPS) järjestelmissä, joissa jatkuva käyttöaika on tärkeää. Sairaalat ja datakeskukset siirtyvät yhä enemmän vetyyn keskeytymättömän virransyötön kannalta. Se voi toimia myös varageneraattoreina, joiden avulla yhden datakeskuksen palvelin voi toimia pelkällä vedyllä kahden päivän ajan.
8. Mobiilienergian tuotanto: Vety tarjoaa lukuisia vaihtoehtoja mobiilienergian tuotantoon. NASA valmisti joitakin ensimmäisistä vetypolttokennoista rakettien ja avaruussukkuloiden voimanlähteeksi avaruudessa.
9. Miehittämättömät ilma-alukset (UAV): Monet miehittämättömien ilma-alusten (eli droonien) innovatiiviset sovellukset pakettien toimituksesta etsintä- ja pelastustehtäviin ovat vakavasti haitallisia tavallisten akkujen tarjoaman tehon ja kantaman vuoksi. Niinpä sekä armeija että yksityiset yritykset aikovat ratkaista nämä ongelmat polttokennojen avulla.
10. Veneet ja sukellusveneet: Polttokennoja käytetään monissa merisovelluksissa, ja ne tarjoavat vaihtoehtoja ydinvoimajärjestelmille. Energy Observer , ensimmäinen vetyalus, jopa loi vetynsä polttokennojärjestelmää varten käyttämällä aluksen aurinkopaneeleja ja tuuliturbiineja.
Tutustu myös blogiimme: Vetyenergia: edut ja haitat
Mistä vetypolttokennot on tehty?
Polttokenno koostuu kahdesta elektrodista, anodista ja katodista, jotka on erotettu toisistaan elektrolyyttikalvolla. Vetyä, metaania, etaania, etanolia ja muita orgaanisia polttoaineita voidaan käyttää polttokennossa sähkön tuottamiseen. Nämä polttoaineet palavat epätäydellisesti ja vapauttavat lämpöä sivutuotteena. Useimmat näistä reaktioista ovat luonteeltaan redoksireaktioita, jotka johtavat kemiallisen energian muuntumiseen sähköenergiaksi ja veden ja hiilidioksidin syntymiseen sivutuotteina.
Kuinka vetypolttokennot toimivat?
Nämä vaiheet tarjoavat lyhyen yleiskatsauksen polttokennon toiminnasta:
1. Vety johdetaan anodille ja happi syötetään katodille.
2. Anodissa vetyatomit jakautuvat protoneiksi ja elektroneiksi.
3. Sähköä syntyy , kun elektroneja ajetaan virtapiirin läpi samalla kun positiivisesti varautuneet protonit kulkevat elektrolyytin ja kalvon läpi katodiin.
4. Kuljettuaan piirin ja kalvon läpi elektronit ja protonit reagoivat hapen kanssa katodilla, jolloin vapautuu lämpöä ja vettä sivutuotteena.
5. Koska yksittäiset polttokennot eivät riitä käyttämään vaatimatonta elektronista laitetta tai valtavaa voimalaitosta, nämä kennot pinotaan yhteen tuottamaan riittävästi energiaa aiottuun tarkoitukseen.
Katso myös: Vetyaikakausi: Näkemyksiä Yhdysvaltojen tulevasta energiamurroksesta
Vetypolttokennojen tehokkuuden vertailu eri kennotyypeissä
Erilaisten polttokennotyyppien hyötysuhteet 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.
1 Kommentti
kiitos tiedosta.