Дизельные топливные элементы – альтернативный источник энергии
Топливные элементы имеют шансы заменить турбины самых замечательных электростанций в мире.
Как стало известно, норвежские эксперты разрабатывают «негромкие» дизельные генераторы на базе топливных элементов нового типа. Nordic Power Systems, компания, создающая генераторы для армии Норвегии, совершила успешные опробования твердокислотных топливных элементов мощностью 250 Вт авторства SAFCell, компании-ответвления Калифорнийского технологического университета (Caltech). На данный момент организации занимаются совместной разработкой совокупности мощностью 1,2 кВт.
Твердокислотные топливные элементы все еще находятся на ранней стадии разработки. Но согласно заявлениям SAFCell они будут иметь более несложную структуру, чем простые топливные элементы, а базисные подробности новинки (к примеру, электролит) возможно будет изготовлять из довольно недорогих материалов. Исследователи, занимающиеся разработкой новой разработке, считают, что их изобретение может оказаться достаточно недорогим чтобы заменить турбины самых замечательных электростанций. (Большая цена существующих топливных элементов ограничивает сферу их применения, например, сейчас они употребляются в основном в качестве источника резервного питания).
В базе работы новых генераторов лежит получение водородного газа из ДТ. Данный процесс именуется реформингом (горючее наряду с этим нагревается, но не сгорает, перемешиваясь с воздухом и паром).
Синтезированный так водород подается на топливный элемент для производства электричества. В отличие от топливных элементов, употреблявшихся в тестовых моделях машин, новинка допускает наличие в водороде примесей, неизбежных при производстве его из ДТ (к примеру, окиси углерода).
В первый раз твердокислотные топливные элементы были показаны в лаборатории 10 лет назад. В их основе лежат жёсткие кислоты, прекрасно проводящие ионы водорода, либо протоны.
Данный класс веществ был открыт 1980-х годах, но считался негодным к применению в данной сфере, потому, что жёсткие кислоты растворяются в воде, образовывающейся при соединении в топливных элементах кислорода и водорода. Сосина Хейл, доктор наук химических технологий и материаловедения Калифорнийского технологического университета, совместно со собственными сотрудниками отыскала несложной метод ответа данной неприятности: топливные элементы должны действующий при температуре достаточной для того, чтобы вода превратилась в пар, не растворяющий жёсткие кислоты.
Полученные в следствии топливные элементы совместили в себе преимущества двух главных типов топливных элементов: полимер-электролит-мембранных и твердооксидных топливных элементов. Полимер-электролит-мембранные топливные элементы (типа GM и проч.) широко применяются автомобильными компаниями для разработки моделей авто на топливных элементах.
Они эргономичны тем, что они смогут действующий при низких температурах. Но при таких условиях на катализаторах может планировать окись углерода, что очень сильно мешает их работе.
Это и ведет к необходимости применения очищенного, отнюдь не распространенного водородного горючего. Новые твердокислотные топливные элементы смогут действующий при более больших температурах (250°C вместо 90°C), где окись углерода уже не есть проблемой.
Как раз исходя из этого они смогут трудиться на водороде, произведенном на месте из газа либо кроме того довольно нечистых видов горючего (к примеру, ДТ, значительно более дешёвого, чем водород). Прототип генератора (сет из 10 соединенных топливных элементов) разрешает производить электричество из водорода кроме того в том случае, если он был взят преобразованием ДТ с 20% содержанием CO.
По способности применения многих видов горючего новые топливные элементы напоминают уже имеющиеся твердооксидные элементы. Но последние в большинстве случаев действующий при высоких температурах (порядка 800°С — 1000°C), а в их производстве употребляются достаточно дорогие материалы.
По словам Чисема, в условиях производства новые топливные элементы будут, возможно, стоить приблизительно столько, сколько твердотопливные элементы, реализовываемые Bloom Energy. Но ожидаемая цена может скоро упасть до значения около одной десятой стоимости разработки Bloom, поскольку уже на данный момент компания разрабатывает и реализует комплекс мер по понижению себестоимости топливных элементов. На момент выпуска они будут достаточно недорогими чтобы составить борьбу высокоэффективным турбинам, применяемым на электростанциях.
«Одна из главных задач разработчиков – сократить применение платинового катализатора», – говорит Роберт Савинел, доктор наук химических разработок Университета Западного резервного района (Case Western Reserve University). Хейл и другие исследователи из SAFCell уже создали платино-методы осаждения и палладиевый катализатор катализатора, призванные сократить нужное количество платины и расширить выходную мощность элементов, но вопрос удешевления элементов все еще остается актуальным. Сейчас исследователи занимаются разработкой новых катализаторов, каковые применяли бы преимущества работы совокупности при довольно низких температурах.
Второй вариант – повторное применение платины. Калум Чисем говорит, что благодаря особенному составу топливных элементов данный процесс обязан появляться довольно несложным. В сочетании с хорошим замыслом финансирования это может разрешить новым топливным элементам забрать барьер в $ 1,000 за кВт мощности – другими словами достигнуть того соотношения цена/уровень качества, при котором топливные элементы имели возможность бы отыскать массовое использование.
Источник: www.technologyreview.com
