Ogniwa paliwowe są bardziej wydajne niż konwencjonalne elektrownie, ponieważ wytwarzają energię poprzez reakcję elektrochemiczną, a nie spalanie. Często służą jako generatory zapasowe podczas szczytowego zapotrzebowania i są również używane w różnych środkach transportu publicznego. W tym blogu dowiemy się, do czego służą ogniwa paliwowe wodorowe i jak działają.
Do czego służą ogniwa paliwowe wodorowe?
W ogniwach paliwowych elektryczność może być generowana przez łączenie atomów wodoru i tlenu. Te wszechstronne ogniwa paliwowe znajdują zastosowanie w różnych sektorach, od zasilania statków kosmicznych i urządzeń elektronicznych po budynki domowe i komercyjne oraz pojazdy. Przyjrzyjmy się teraz szczegółowo niektórym z ich głównych zastosowań.
1. Zarządzanie magazynem: Coraz więcej dużych przedsiębiorstw magazynowych i dystrybucyjnych decyduje się na stosowanie ogniw paliwowych do zasilania ekologicznych ciężarówek, wózków widłowych, wózków paletowych i innego sprzętu.
2. Dystrybucja międzynarodowa: Ogniwa paliwowe mają zasięg i moc potrzebną do transportu dalekobieżnego i lokalnej dystrybucji. Przemysł samochodowy już produkuje ciężarówki i furgonetki zasilane wodorem.
3. Autobusy: Energia wodorowa jest badana pod kątem wykorzystania w różnych środkach transportu publicznego, w tym w autobusach na ogniwa paliwowe. Kilka dużych miast eksperymentowało z autobusami zasilanymi wodorem, w tym Chicago, Vancouver, Londyn i Pekin.
Odsyłacz: AUTOBUSY ELEKTRYCZNE Z OGNIWAMI PALIWOWYMI dla transportu publicznego bez emisji
4. Pociągi: Pociągi napędzane ogniwami paliwowymi wodorowymi dotarły już do większości krajów rozwiniętych.
5. Pojazdy indywidualne: Główni producenci samochodów pracują nad pojazdami elektrycznymi na ogniwa paliwowe wodorowe (HFCEV) do użytku osobistego. Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo i BMW I Hydrogen Next to jedne z najpopularniejszych modeli.
6. Lotnictwo: Kilka projektów eksperymentalnych badało zastosowanie tych ogniw paliwowych w lotnictwie i kosmonautyce. Bezzałogowe pojazdy dalekiego zasięgu zastosowano system hybrydowy z ogniwami paliwowymi zasilane przez panele słoneczne, co teoretycznie umożliwiało nieograniczony, ciągły lot w dzień i w nocy.
Odsyłacz: Czy loty napędzane wodorem staną się rzeczywistością do 2035 roku?
7. Generowanie zasilania awaryjnego: Stacjonarne ogniwa paliwowe są wykorzystywane w zasilacz awaryjny (UPS) systemy, w których ciągła sprawność jest ważna. Szpitale i centra danych coraz częściej zwracają się w stronę wodoru do nieprzerwanego zasilania. Mogą też służyć jako generatory zapasowe, pozwalając serwerowi w centrum danych pracować przez dwa dni, korzystając wyłącznie z wodoru.
8. Generowanie energii mobilnej: Wodór zapewnia liczne możliwości mobilnego wytwarzania energii. NASA wyprodukowała jedne z pierwszych ogniw paliwowych wodorowych, rakiety napędowe i wahadłowce kosmiczne w kosmosie.
9. Bezzałogowe statki powietrzne (UAV): Wiele innowacyjnych zastosowań bezzałogowych statków powietrznych (UAV) (tj. dronów), począwszy od dostarczanie przesyłek na misje poszukiwawczo-ratownicze, są poważnie ograniczone przez moc i zasięg standardowych baterii. Tak więc zarówno wojsko, jak i prywatne przedsiębiorstwa zamierzają rozwiązać te problemy za pomocą ogniw paliwowych.
10. Łodzie i okręty podwodne: Ogniwa paliwowe są wykorzystywane w różnych zastosowaniach morskich, stanowiąc alternatywę dla systemów energii jądrowej. Obserwator energii, pierwszy statek wodorowy, wytwarzał wodór na potrzeby systemu ogniw paliwowych, wykorzystując pokładowe panele słoneczne i turbiny wiatrowe.
Sprawdź także naszego bloga: Energia wodorowa: zalety i wady
Z czego zbudowane są ogniwa paliwowe wodorowe?
Ogniwo paliwowe składa się z dwóch elektrod, anoda i katoda rozdzielone membraną elektrolityczną. Wodór, metan, etan, etanol i inne paliwa organiczne mogą być wykorzystywane w ogniwach paliwowych do wytwarzania energii elektrycznej. Paliwa te ulegają niepełnemu spalaniu i emitują ciepło jako produkt uboczny. Większość tych reakcji ma charakter redoks, co skutkuje przekształceniem energii chemicznej w energię elektryczną i tworzeniem wody i dwutlenku węgla jako produktów ubocznych.
Jak działają ogniwa paliwowe wodorowe?
Poniższe kroki stanowią krótki przegląd działania ogniwa paliwowego:
1. Wodór jest wprowadzane na anodzie, a tlen dostarczany jest do katody.
2. W anodzie atomy wodoru rozpadają się na protony i elektrony.
3. Wytwarzana jest energia elektryczna gdy elektrony przemieszczają się przez obwód, podczas gdy dodatnio naładowane protony wędrują przez elektrolit i membranę do katody.
4. Po przejściu przez obwód i membranę elektrony i protony reagują z tlenem na katodzie, uwalniając ciepło i wodę jako produkt uboczny.
5. Ponieważ pojedyncze ogniwa paliwowe nie wystarczają do zasilania ani skromnego urządzenia elektronicznego, ani dużej elektrowni, ogniwa te układa się w stosy, aby generować odpowiednią ilość energii zgodnie z ich przeznaczeniem.
Zobacz także: Era wodoru: Spojrzenie na nadchodzącą transformację energetyczną w USA
Porównanie wydajności ogniw paliwowych wodorowych w różnych typach ogniw
efektywność różnych typów ogniw paliwowych to:
| Typ ogniwa paliwowego | Wydajność: |
| Alkaliczne AFC | 60-70% elektryczne |
| Kwas fosforowy (PAFC) | 80-85% ogółem z CHP (skojarzone wytwarzanie ciepła); (elektryczne 36-42%) |
| Stopiony węglan (MCFC) | około 85% w sumie przy skojarzonej mocy cieplnej |
| Tlenek stały (SOFC) | około 85% w sumie przy skojarzonej mocy cieplnej |
| Membrana polimerowo-elektrolitowa (PEM) | elektryczny 50-60% |
Ogniwa paliwowe są podobne do baterii, ponieważ mogą magazynować i uwalniać energię, o ile mają zapas wodoru. Mają szereg zastosowań, w tym transport i produkcję energii elektrycznej. Jednak naukowcy i inżynierowie powinni wziąć pod uwagę wyzwania związane z bezpieczeństwem związane z wodorem. Aby uzyskać więcej takich informacyjnych treści, przewijaj dalej naszą stronę internetową.
Polecamy: Energia wodorowa: praca i zastosowania
1 Komentarz
dzięki za info.