Powerindustry Bulgaria  

Водородни горивни клетки (Част 2)

Водородните горивни клетки се класифицират основно според вида на електролита, с който работят. Електролитът определя типа и скоростта на химическите реакции, които протичат в клетката, вида на използвания катализатор, температурния обхват, в който работи клетката, необходимото гориво и редица други фактори.

Горивни клетки с директен метанол

Повечето горивни клетки се захранват с водород, който се подава на горивната клетъчна система директно или чрез реформинг на богати на водород горива като метанол, етанол и въглеводородни горива. Директните метанолови горивни клетки обаче се захранват с чист метанол, който е смесен с пара и се подава директно към анода на горивната клетка.

Използването на директни метанолови клетки избягва проблема със съхранението на горивото, типичен за някои горивни клетки, тъй като метанолът има по-висока енергийна плътност от водорода, макар и значително по-малка в сравнение с тази на бензина или дизеловото гориво. Метанолът също е по-лесен за транспортиране, тъй като е течен като бензина.

Горивни клетки с разтопен карбонат

Горивните клетки с течен въглерод са разработени специално за приложение в електроцентрали, работещи на природен газ и въглища, в областта на индустрията, военната промишленост и др. Представляват високотемпературни горивни клетки, които използват електролит, съдържащ сол на течен карбонат, суспендирана в шуплеста, химически инертна керамична литиево-алуминиева оксидна матрица. 

Тъй като този тип клетки работят при изключително високи температури (около и по-високи от 650 °С) във функцията на катализатори в катода и анода могат да се използват евтини метали, което разкрива възможности за намаляване себестойността на клетката. Високата ефективност на горивните клетки с течен карбонат е допълнителна причина за по-ниската им цена в сравнение с фосфорно-киселинните горивни клетки. 

Направените изследвания показват, че КПД на горивните клетки с течен карбонат е от порядъка на 60%. При максимално оползотворяване на отпадъчната топлинна енергия, ефективността на клетката може да достигне 85%.

За разлика от алкалните, фосфорно-киселинните и полимерно-електролитните мембранни горивни клетки, решенията, базирани на течен карбонат, не изискват използването на външна реформинг инсталация, която да преобразува горива с по-голяма енергийна плътност във водородно гориво. Вследствие на високите температури, при които работи клетката, използваните горива се преобразуват във водород в самата клетка чрез процес, наречен вътрешен реформинг.

Горивните клетки с течен карбонат не са предразположени към “натравяне” с въглероден оксид и въглероден диоксид. Горивните клетки с течен карбонат могат да работят с въглеродни оксиди като гориво. Въпреки че са по-устойчиви към примеси в сравнение с някои от останалите типове горивни клетки, все още се разработват методи за повишаване на устойчивостта им към замърсители.

Основен недостатък на използваната в момента технология за производство на горивни клетки с течен карбонат e краткият им експлоатационен живот. Високите температури, при които работят тези клетки, и използваният агресивен електролит ускоряват процеса на износване на компонентите им и повишават скоростта на корозията, което в крайна сметка води до намаляване живота на клетката. 

На изследователски етап са намирането на корозионноустойчиви материали и разработването на клетки с по-дълъг живот при запазване на коефициента им на полезно действие.

Горивни клетки с твърд оксид

Горивните клетки с твърд оксид използват твърда нешуплеста керамична смес като електролит. Тъй като електролитът е твърд, клетките имат различна конструкция от тази на останалите типове горивни клетки. Ефективността на горивните клетки с твърд оксид ще достигне 50-60% при производство на електрическа енергия. 

В приложения, проектирани за комбинирано производство на топло- и електроенергия, пълната ефективност на клетката може да достигне 80 - 85%. Горивните клетки с твърд оксид работят при много високи температури (от порядъка на 1000 °С). Работата при високи температури премахва необходимостта от използване на скъп метален катализатор, което намалява цената на клетката.

Сред спецификите на клетките с твърд оксид е най-високата им устойчивост към сяра в сравнение с останалите видове водородни горивни клетки. Предимство на този тип клетки е устойчивостта им към въглероден оксид, което определя способността им да се захранват с въглищни газове.

Работата при високи температури е съпроводена с редица недостатъци, сред които бавен пуск и необходимост от топлинно екраниране с цел задържане на топлината и предпазване на обслужващия персонал. Горивните клетки с твърд електролит са по-приложими в битовия и комуналния сектор, отколкото за решаване на транспортни задачи. 

Също така, високите работни температури налагат строги изисквания по отношение устойчивостта на използваните материали към високи температури. Разработването на относително евтини материали с голяма температурна устойчивост се определя като основно техническо предизвикателство пред по-масовото използване на тази клетъчна технология.

Разработват се нискотемпературни горивни клетки с твърд оксид, които работят при температури от порядъка на 800 °С, имащи по-малки проблеми с дълговечността и по-ниска цена. За съжаление, резултатите от изследванията за момента показват, че по-нискотемпературните горивни клетки с твърд оксид са по-малко ефективни.

Регенеративни (реверсивни) горивни клетки

Регенеративните горивни клетки произвеждат електрическа енергия от водород и кислород и генерират топлина и вода като вторични продукти, съпътстващи работата на клетката. Сред спецификите на регенеративните горивни системи е възможността да използват слънчевата енергия за производство на кислородно и водородно гориво.

     
Източник: TLL Media; Снимки: Dreamstime

Ключови думи: Горивни клетки   разтопен карбонат   генериране на енергия   горивни системи  

Област: Енергетика  

Енерджи ревю
Подобни статии
Български технически каталог

АБОНИРАЙТЕ СЕ за единствения у нас тематичен бюлетин
НОВИНИТЕ ОТ ЕНЕРГЕТИКАТА
на специализирания портал PowerIndustry-Bulgaria.com
БЕЗПЛАТНО, професионално, всяка седмица на вашия мейл!


Тристан 02 ООД
SKE Engineering GmbH
Последно от Тенденции

Специализиран портал от групата IndustryInfo.bg

Действителни собственици на настоящото издание са Теодора Стоянова Иванова и Любен Георгиев Георгиев

ПОЛИТИКА ЗА ПОВЕРИТЕЛНОСТ И ЗАЩИТА НА ЛИЧНИТЕ ДАННИ
Условия за ползване
Изисквания и условия за реклама
Карта на сайта

© Copyright 2010 - 2025 ТИ ЕЛ ЕЛ МЕДИА ООД. Всички права запазени.

  Фирмени публикацииПродуктови офертиПроектиЕкспертноБизнесВидео на седмицатаКариериТехнологииСъбитиятаПредстоящоИнвестицииИновации
 

ОЩЕ ПОРТАЛИ ОТ ГРУПАТА

IndustryInfo.BG

ПРЕПОРЪЧВАМ МАТЕРИАЛ


 
 
момент...