Топливные элементы более эффективны, чем обычные электростанции, поскольку они генерируют энергию посредством электрохимической реакции, а не сжигания. Они часто служат резервными генераторами во время пикового спроса, а также используются в различных видах общественного транспорта. В этом блоге мы узнаем, для чего используются водородные топливные элементы и как они работают.
Для чего используются водородные топливные элементы?
В топливных элементах электричество может вырабатываться путем соединения атомов водорода и кислорода. Эти универсальные топливные элементы находят применение в различных секторах: от питания космических аппаратов и электронных устройств до бытовых и коммерческих зданий и транспортных средств. Теперь давайте рассмотрим некоторые из основных областей применения в деталях.
1. Управление складом: Несколько крупных складских и распределительных организаций переходят на использование этих топливных элементов для питания экологически чистых грузовиков, вилочных погрузчиков, гидравлических тележек и другого оборудования.
2. Международная дистрибуция: Топливные элементы обладают запасом хода и мощностью, необходимыми для междугородних перевозок и местной дистрибуции. Автомобильная промышленность уже производит грузовики и фургоны на водородном топливе.
3. Автобусы: Водородная энергия изучается для использования в различных видах общественного транспорта, включая автобусы на топливных элементах. Несколько крупных городов уже провели эксперименты с автобусами, работающими на водороде, в том числе Чикаго, Ванкувер, Лондон и Пекин.
Перекрестная ссылка: Электробусы на топливных элементах для общественного транспорта с нулевым уровнем выбросов
4. Поезда: Поезда на водородных топливных элементах уже появились в большинстве развитых стран.
5. Автомобили для личного пользования: Крупные автопроизводители работают над созданием электромобилей на водородных топливных элементах (HFCEV) для личного пользования. Среди наиболее известных моделей — Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo и BMW I Hydrogen Next.
6. Авиация: В нескольких экспериментальных проектах исследовалось использование этих топливных элементов в аэрокосмической отрасли. В беспилотных летательных аппаратах дальнего действия использовалась гибридная система с топливными элементами , питаемыми от солнечных батарей, что теоретически позволяло осуществлять непрерывные полеты днем и ночью без ограничений.
Ссылка на другой ресурс: Могут ли полеты на водородном топливе стать реальностью к 2035 году?
7. Генерация резервного питания: Стационарные топливные элементы используются в системах бесперебойного питания (ИБП) , где важна непрерывная работа. Больницы и центры обработки данных все чаще используют водород для бесперебойного питания. Он также может служить резервным генератором, позволяя серверу одного центра обработки данных работать исключительно на водороде в течение двух дней.
8. Выработка мобильной энергии: Водород предоставляет множество вариантов для выработки мобильной энергии. НАСА разработало одни из первых водородных топливных элементов для питания ракет и космических челноков в космосе.
9. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА): Многие инновационные применения БПЛА (т.е. дронов), от доставки посылок до поисково-спасательных операций, серьезно ограничены мощностью и дальностью действия стандартных батарей. Поэтому как военные, так и частные компании намерены решить эти проблемы с помощью топливных элементов.
10. Суда и подводные лодки: Топливные элементы используются в различных морских приложениях, выступая в качестве альтернативы атомным энергетическим системам. « Энергетический наблюдатель» , первое водородное судно, даже производило водород для системы топливных элементов, используя бортовые солнечные панели и ветряные турбины.
Также загляните в наш блог: Водородная энергия: преимущества и недостатки
Из чего состоят водородные топливные элементы?
Топливный элемент состоит из двух электродов: анода и катода, разделенных электролитной мембраной. В топливном элементе для выработки электроэнергии могут использоваться водород, метан, этан, этанол и другие органические виды топлива. Эти виды топлива сгорают неполностью, выделяя тепло в качестве побочного продукта. Большинство этих реакций носят окислительно-восстановительный характер, в результате чего химическая энергия преобразуется в электрическую, а в качестве побочных продуктов образуются вода и углекислый газ.
Как работают водородные топливные элементы?
Эти шаги дают краткий обзор принципа работы топливного элемента:
1. Водород подается на анод, а кислород — на катод.
2. В аноде атомы водорода расщепляются на протоны и электроны.
3. Электричество генерируется , когда электроны перемещаются по цепи, а положительно заряженные протоны движутся через электролит и мембрану к катоду.
4. Пройдя через цепь и мембрану, электроны и протоны реагируют с кислородом на катоде, выделяя тепло и воду в качестве побочного продукта.
5. Поскольку отдельных топливных элементов недостаточно для питания как небольшого электронного устройства, так и огромной электростанции, эти элементы объединяются в блоки для выработки достаточного количества энергии для выполнения своей основной задачи.
См. также: Водородная эра: взгляд на предстоящую энергетическую трансформацию США
Сравнение эффективности водородных топливных элементов разных типов
Эффективность различных типов топливных элементов составляет :
| Тип топливного элемента | Эффективность |
| Щелочной АФК | 60-70% электричества |
| Фосфорная кислота (PAFC) | 80-85% в целом с ТЭЦ (комбинированная тепловая энергия); (электроэнергия 36-42%) |
| Расплавленный карбонат (MCFC) | около 85% в целом с комбинированной тепловой энергией |
| Твердый оксид (ТОТЭ) | около 85% в целом с комбинированной тепловой энергией |
| Полимерная электролитная мембрана (ПЭМ) | электричество 50-60% |
Топливные элементы похожи на батареи, поскольку они могут хранить и высвобождать энергию, пока у них есть запас водорода. Они имеют ряд применений, включая транспорт и производство электроэнергии. Однако ученые и инженеры должны учитывать проблемы безопасности, связанные с водородом. Для получения более информативного контента продолжайте прокручивать наш веб-сайт.
Рекомендуется: Водородная энергия: принцип работы и применение
1 КОММЕНТАРИЙ
спасибо за информацию.