Паливні елементи – перетворюють хімічну енергію безпосередньо в електричну. Проте даний винахід так і не вийшов на ринок як повноцінний товар. На заваді комерційному успіху стала громіздка конструкція. Тепер розроблено невеликий паливний елемент для домашнього використання.
Як розповів доктор Маттіас з Інституту Фраунгофера у Дрездені, один елемент виробляє надто мало напруги для одержання достатньої кількості електричної енергії. Тому у паливному елементі поєднано кілька одиничних комірок. Кожна з них має розмір як звичайний CD диск. Паливні елементи перетворюють природний газ безпосередньо у електричну енергію. Вони у багато разів ефективніші ніж найбільш сучасні теплові станції, оскільки робочий цикл останніх містить додатковий крок. Спочатку вони перетворюють хімічну енергію (тепло) в механічну (сила). Цією силою приводиться у дію генератор, завдяки якому виробляється електрична енергія. Під час такого тривалого процесу втрачається значна частина енергії.
Тестування в реальних умовах
Разом із виробником опалювальної техніки компанією Vaillant, дослідники розробили компактний, безпечний і надійний паливний елемент, який забезпечує оселю електричною енергією і теплом, за рахунок споживання природного газу. Команда розробників з особливою відповідальністю ставилась до складання прототипу, як до проектування цілої системи, так і окремих її частин. Технічні вироби були випробувані в реальних умовах у справжніх оселях.
Випробування дали позитивні результати в роботі. Крім того розроблені комплекси паливних елементів за розмірами не більші від звичайних газових котлів, а тому їх легко можна встановити на стіні, а при потребі демонтувати. Зараз в рамках європейського демонстраційного проекту встановлено близько 150 паливних елементів в кількох країнах Європи. Окрім того, Vaillant вже розпочала виробництво невеликої серії таких елементів. Паралельно до практичних випробувань, два партнери працюють над розробкою нових моделей. Робота ведеться у двох напрямках – зниження вартості обладнання і підвищення тривалості експлуатації.
Цікаво, що принцип роботи паливного елемента відомий вже 175 років. Однак за увесь цей час він так і не набув комерційного значення. Головною причиною цього було винайдення електрогенератора. Він знищив громіздкі паливні елементи. Тільки у 1960-х роках NASA застосувала цю технологію в місячних подорожах «Аполлон». Пізніше, у 1990-х роках, був один проект в автомобільній промисловості, який так і не було реалізовано. Причиною невдачі знову ж таки стали надто великі розміри паливних елементів.
Мініатюрна домашня електрична станція основана на твердих паливних елементах. Такі елементи працюють при значно вищих температурах ніж конкурентні технології, такі як паливні елементи на базі протонообмінної мембрани, що застосовуються в автомобілях. Тоді як останні працюють при температурі 80 ºС, робоча температура твердих паливних елементів сягає 850 ºС.
Електроліт твердих паливних елементів переміщає тільки іони кисню, а не електрони. Інакше відбулось би коротке замикання. Застосована кераміка добре вивчена як електроліт. Вона має необхідну провідність і витримує високі температури. В результаті, навіть без застосування дорогоцінних металів, всі реакції проходять добре, що є необхідною умовою для прямого перетворення хімічної енергії в електричну. Якщо підключити паливний елемент до газової мережі, природний газ у ньому перетворюється в газову суміш, збагачену воднем. Далі ця суміш взаємодіє з киснем повітря, внаслідок чого відбувається виробництво електроенергії і тепла.
За матеріалами: sciencedaily.com.
Читайте також:
- Батарейки, акумулятори, паливні елементи
- Метод ефективного зберігання сонячної енергії
- Що таке радіоактивність
- Знайдено новий металічний каталізатор для виробництва водню
