Какие типы топливных элементов?

В настоящее время известно 5 типов топливных батарей. Название связано с соответствующим электролитом.

(1) Щелочной топливный элемент (AFC) - с использованием раствора гидроксида калия в качестве электролита.

Электролитическая эффективность очень высока (до 60-90%), но очень чувствительно влияет на чистоту примеси, например углекислый газ. В процессе работы ему необходимо использовать чистый водород и кислород. Это ограничивает применимость к космическим полетам, международной инженерии и другим областям.

(2) топливный элемент с протонообменной мембраной (PEMFC), в котором в качестве электролита используется очень тонкая пластиковая пленка. Этот электролит с высокой удельной мощностью и низкой рабочей температурой является идеальным материалом, подходящим для стационарных и мобильных устройств.

(3) топливный элемент на основе фосфорной кислоты (PAFC) с высокой температурой фосфорной кислоты 200 ℃ в качестве электролита. Он очень подходит для использования в децентрализованной когенерационной системе.

(4) рабочая температура расплавленного карбонатного топливного элемента (MCFC) составляет 650 ℃. Эффективность батареи очень высока, но потребность в материалах высока.

(5) твердый кислородный топливный элемент (ТОТЭ) представляет собой твердый электролит, используемый (сверло

Оксид камня), производительность очень хорошая. Им необходимо принять соответствующий материал и процесс.

Технология, потому что рабочая температура аккумулятора составляет около 1000 ℃.

Топливный элемент - это вид химической энергии топлива, которая напрямую преобразуется в электроэнергию на химическом заводе, также известном как электрохимические генераторы. Он следует за гидроэнергетикой, тепловой энергией и производством ядерной энергии четвертого типа технологий производства электроэнергии. Из-за химической энергии топливного элемента происходит через электрохимическую реакцию топлива свободной энергии гиббса в электричество, не ограничивается эффектом автомобиля, а не циклом, поэтому высокая эффективность; Кроме того, топливный элемент с топливом и кислородом не является механической трансмиссией в то же время, поэтому нет шума сырья, выброс вредных газов, редкий. Шумовое загрязнение. Таким образом, с точки зрения энергосбережения и защиты окружающей среды топливный элемент является наиболее перспективной технологией производства электроэнергии [1].

Химическая энергия топлива и окислителя путем электрохимической реакции напрямую преобразуется в электрическую энергию. Топливные элементы могут работать при тепловом КПД, близком к 100%, теоретически имеет очень высокий КПД. Фактическая работа топливного элемента, из-за ограничения различных технических факторов, для рассмотрения всего устройства системы рассеивания энергии, общая эффективность преобразования была на 45% ~ 60% больше диапазона, если учесть, что использование тепла может достигать более 80%. Кроме того, устройства на топливных элементах содержат мало движущихся частей или не содержат их, надежная работа, меньшая потребность в техническом обслуживании по сравнению с традиционной генераторной установкой и бесшумность. Дополнительная электрохимическая реакция чистая, полностью, редко производит вредные вещества. Все это делает топливный элемент очень многообещающей энергетической установкой. [2]

Топливный элемент представляет собой электрохимическое устройство для выработки энергии, в соответствии с электрохимическими методами изотермического и прямого преобразования химической энергии в электрическую энергию без процесса теплового двигателя, не ограниченного циклом Карно, высокой эффективностью преобразования энергии, а также отсутствием шума и загрязнения. идеальный способ использования энергии. В то же время, наряду с развитием технологии топливных элементов и обеспечением достаточного источника природного газа для проекта газопровода с запада на восток, коммерциализация применения топливных элементов имеет широкие перспективы для развития [3].

Топливный элемент - это устройство преобразования энергии, в соответствии с принципом электрохимии, принципом гальванической батареи, изотермические запасы химической энергии топлива и окислителя непосредственно в электрическую энергию, таким образом, фактический процесс является РЕДОКС-реакцией. Топливный элемент в основном состоит из четырех частей: анода, катода, электролита и внешней цепи. Доступ топливного газа и воздуха окисления через анод и катод топливного элемента соответственно. Топливный газ в анодном разряде, электроника проводит внешнюю цепь к катоду и объединяется с окисляющим газом, генерирующим ионы. Ионы под действием электрического поля через электролит к аноду и реакции топливного газа образуют петлю электрического тока. В то же время из-за электрохимической реакции и внутреннего сопротивления батареи топливный элемент будет выделять определенное тепло. Крайности батареи Инь и Ян в дополнение к электронам проводимости имеют катализатор реакции РЕДОКС. Когда в качестве топлива используется углеводородный анод, требуется более высокая каталитическая активность. Полюса Инь и Ян обычно имеют пористую структуру, так что газообразный продукт реакции проникает внутрь и выходит. Ион электролита и отделение топливного газа, действие окисляющего газа. Чтобы остановить смешивание двух газов, происходит короткое замыкание в батарее, электролит обычно имеет плотную структуру. [3]

Топливный элемент представляет собой электрохимическое устройство, принцип работы которого одинаков, состав и общая батарея. Его мономерная батарея состоит из двух электродов (катодный электрод и анодный электрод-окислитель топлива) и состава электролита. Обычно различается активный материал внутри аккумуляторных аккумуляторных батарей, поэтому ограничивают емкость аккумуляторной батареи. И топливный аккумулятор положительный и отрицательный не содержит активных веществ, это компоненты каталитического преобразования. Таким образом, топливный элемент должен преобразовывать химическую энергию в машину преобразования энергии электричества. Батареи топлива и окислителя имеют внешнее питание, реакцию. В принципе, пока при постоянном вводе реагентов продукт реакции выходит непрерывно, топливные элементы могут непрерывно вырабатывать электричество. Вот водородно-кислородный топливный элемент в качестве примера для иллюстрации топливного элемента.

Принцип реакции водородно-кислородного топливного элемента - процесс, обратный электролизу воды. Электрод должен быть следующим: катод: H2 + oh - 2-2 h2o + 2 e -

Положительный: 1/2 o2 + H2O + e - 2-2 oh -

Ответ ячейки: H2 + o2 = = 1/2 H2O

Кроме того, не может работать только корпус топливных элементов,

Топливный элемент

Топливный элемент

Иметь комплект соответствующей вспомогательной системы, включая систему подачи реагента, систему отвода тепла, дренажную систему, электрическую систему управления и предохранительное устройство и т. Д.

Топливные элементы обычно образованы пластиной электролита с ионной проводимостью и полюсом (анодом) с обеих сторон конфигурации топлива и воздуха (катода), и по обе стороны от потока газа эффект потока газа состоит в том, чтобы сделать топливный газ и воздух (газ-окислитель) в проходящем потоке.

Из-за того, что электролит в топливных элементах работает по-другому, после того, как виды ионов электролита, связанные с реакцией, также отличаются. PAFC и реакция PEMFC, связанная с ионами водорода (H +), реакция:

Топливо: H2 = = 2 h + + e - 2 (1)

Воздух чрезвычайно: 2 1/2 o2 + 2 h + + e - = = H2O (2)

Все: H2 + o2 = = 1/2 H2O (3)

В топливе подача топливного газа H2 в H + и - e, H + подвижна к электролиту и реакция O2.E - на стороне подачи воздуха через внешнюю цепь нагрузки, а затем обратно на сторону воздуха, участвуют в воздухе побочная реакция. Этому способствовала серия реакций - непрерывно через внешнюю цепь, таким образом создавая выработку энергии. Из уравнения (3) типа H2O, генерируемого H2 и O2, кроме отсутствия других реакций, H2 превращает химическую энергию в электрическую. Но на самом деле, реакция с электродом имеет определенное сопротивление, может привести к некоторой выработке тепловой энергии, таким образом снижается доля преобразованной в электричество. Вызвать реакцию группы ячеек, известных как компоненты, результирующее напряжение обычно ниже вольт. Поэтому, чтобы приложить больше усилий, чтобы принять метод многослойного наложения компонентов для высоковольтного реактора. Электрическое соединение между компонентами, а также между топливным газом и разделением воздуха, принято называть обшивкой, снабженной газом в верхней и нижней сторонах компонентов потока, PAFC и разделение PEMFC состоит из углеродных материалов. Объем мощности определяется произведением напряжения и тока, тока и батареи в соотношении площади реакции.

Электролит PAFC, концентрированный водный раствор фосфорной кислоты и полимерные электролиты с протонной проводимостью для мембраны PEMFC. Используйте пористые углеродные электроды, чтобы ускорить реакцию с Pt в качестве катализатора, CO в топливном газе вызовет отравление, снизит производительность электрода. Для PAFC и применения PEMFC необходимо ограничивать количество CO, содержащегося в топливном газе, особенно для низкотемпературной работы следует строго ограничивать PEMFC.

Топливный элемент является основным составом и принципом реакции фосфата: топливный газ или городской газ после добавления водяного пара в модификацию, топливо превращается в смесь H2, CO и водяного пара, CO и вода дополнительно попадают в катализатор реактора сдвига. в H2 и CO2.После работы с топливным газом в куче катода (топлива), в то же время переносите кислород к положительному положению (воздуху) топливной сборки для химической реакции, с эффектом катализатора быстро генерировать электричество и тепло.

Тип PAFC и PEMFC, высокотемпературные топливные элементы MCFC и SOFC не являются катализаторами, CO в качестве основного ингредиента газа газификации угля может применяться непосредственно в качестве топлива, но также прост в использовании, высококачественные выхлопные газы представляют собой комбинированный циклическое производство электроэнергии и т. д.

Основные компоненты MCFC. Содержит электролиты, связанные с реакцией электродов (обычно для Li, смешанного с карбонатом K), а также вверх и вниз со следующими 2 частями пластинчатого электрода (топливо с воздушным полюсом) и двумя электродами, соответственно, боковым потоком топливного газа и газа-окислителя камера, электрододержатель и т. д., около 600 ~ 700 ℃ в рабочей температуре электролита MCFC расплавленной жидкости, образование ионопроводящего тела. Никель представлял собой пористые плазмиды, образование воздушной камеры с устойчивостью к коррозии металла.

Принцип работы - MCFC. Воздух, содержащий O2 (воздух) в сочетании с электричеством, и генерируемый CO2 CO32 - (карбонат-ион), электролит CO32 - будет перемещен на сторону топлива, в сочетании с подачей топлива H +, выброс e -, H2O и CO2, образующийся при в то же время. Химическая реакция выглядит следующим образом:

Топливо: H2 + CO32 - = = H2O + CO2 + 2 e - (4)

Воздух, CO2 + o2 + 2 e - 1/2 = = CO32 - (5)

Все: H2 + o2 = = 1/2 H2O (6)

В реакции e - присутствие PAFC, он выходит из топлива, через внешний контур обратно обратно в воздух, во внешнем контуре через e - реализуется непрерывный поток выработки энергии топливным элементом. Кроме того, самая большая характеристика MCFC, должна иметь возможность помочь реагировать на ионы CO32 -, следовательно, подача окислительных газов должна содержать углекислый газ. И внутри катализатора аккумуляторной батареи, который будет служить основным компонентом модификации природного газа CH4 внутри батареи, был разработан метод непосредственной генерации H2 внутри батареи. И при условии, что в качестве топлива используется газ, его основные ингредиенты - CO и H2O - в результате реакции образуется H2, поэтому может быть эквивалентен CO для использования в качестве топлива. Чтобы получить большую производительность, обычно используют никелированную обшивку и нержавеющую сталь.

ТОТЭ состоит из керамических материалов, в качестве электролита обычно используется ZrO2 (ZrO2), он представляет собой O2-проводящий Y2O3 (оксид иттрия) в качестве стабилизации YSZ (стабилизированного диоксида циркония) и использования. Топливо используется в композитных пористых металлокерамических элементах Ni и YSZ, в воздушном столбе используется LaMnO3 (оксид лантана, марганец). Разделение с использованием LaCrO3 (оксид лантана и хром). Чтобы избежать из-за формы батареи, электролита и т. Д. , вызванного разницей в тепловом расширении трещины, развивающейся при низкотемпературном ТОТЭ Батареи формы в дополнение к плоским, а также другим топливным элементам, разработаны для того, чтобы избежать концентрации напряжений в цилиндре. Уравнение ТОТЭ выглядит следующим образом:

Топливо: H2 + O2 - = = H2O + 2 e - (7)

Воздух чрезвычайно: 1/2 O2 + 2 e - = = O2 - (8)

Все: H2 + o2 = = 1/2 H2O (9)

Топливо, H2 из электролита и подвижное соединение, реагирует с O2 - генерируемым H2O и e-воздухом, генерируемым O2 и e - O2-. Все так же, как и другие топливные элементы, генерируемые H2 и O2 H2O. Тип относится к горячим работам, поэтому, в случае отсутствия другого катализа, он не может напрямую внутренне использовать основной компонент, преобразованный в газ H2 CH4, а газовый ингредиент CO может непосредственно использоваться в качестве топлива.

Страница содержит содержимое машинного перевода.