Современное использование топливных элементов

В настоящее время развитие технологий использования топливных элементов идет в нескольких направлениях. Это создание стационарных электростанций на топливных элементах (как для централизованного, так и для децентрализованного энергоснабжения), энергетических установок транспортных средств (созданы образцы автомобилей и автобусов на топливных элементах, в т. ч. и в нашей стране), а также источников питания различных мобильных устройств (портативных компьютеров, мобильных телефонов и т. д.).

Примеры использования топливных элементов в различных областях приведены в табл. 1.

Таблица 1 Область применения топливных элементов

Область применения	Номинальная мощность	Примеры использования
Стационарные установки	5–250 кВт и выше	Автономные источники тепло- и электроснабжения жилых, общественных и промышленных зданий, источники бесперебойного питания, резервные и аварийные источники электроснабжения
Портативные установки	1–50 кВт	Дорожные указатели, грузовые и железнодорожные рефрижераторы, инвалидные коляски, тележки для гольфа, космические корабли и спутники
Мобильные установки	25–150 кВт	Автомобили (опытные образцы создали, например, «DaimlerCrysler», «FIAT», «Ford», «General Motors», «Honda», «Hyundai», «Nissan», «Toyota», «Volkswagen», ВАЗ), автобусы (например, «MAN», «Neoplan», «Renault») и другие транспортные средства, военные корабли и субмарины
Микроустройства	1–500 Вт	Мобильные телефоны, ноутбуки, карманные компьютеры (PDA), различные бытовые электронные устройства, современные военные приборы

Топливный элемент — относительно простое устройство. В нем есть два электрода: анод (отрицательный электрод) и катод (положительный электрод). На электродах происходит химическая реакция. Чтобы ее ускорить, поверхность электродов покрывается катализатором. Топливный элемент также содержит электролит, переносящий заряженные частицы от одного электрода к другому. Чтобы происходила реакция, необходимо еще два компонента: кислород и, конечно же, топливо. Большинство конструируемых сейчас топливных элементов используют в качестве топлива водород.

Водородный аккумулятор вырабатывает электричество в ходе химических реакций. Водородное топливо попадает в элемент и после серии химических реакций соединяется с кислородом, образуя воду и электрический ток.  

На мембране обмена протонов или мембране полимерного электролита (МПЭ) элемента водородное топливо попадает на анод, где разделяется на электроны и ионы водорода. Электроны выносят заряд из аккумулятора, а ионы движутся в нем. На катоде ионы реагируют с кислородом и электронами, образуя воду.

Дата добавления: 2015-08-17