В последние десятилетия все больше внимания уделяется топливным элементам, работающим на водороде. При их работе на выходе получаются водяные пары, тепловая и электроэнергия. Такая система намного чище, не загрязняет окружающую среду выхлопными газа или токсичными веществами. Область применения водородных элементов велика:
от транспортных средств до отопления и электрификации домов;
от аварийного электропитания различных служб и учреждений, до батарей для портативных ноутбуков и планшетов.
По своим характеристикам и КПД водородные элементы намного превосходят традиционные двигатели внутреннего сгорания. Не удивительно, что разработчики и конструкторы крупных производственных корпораций предлагают все новые, эффективные решения, а также виды техники и оборудования, работающие на водороде.
Топливные элементы на водороде – технологии будущего
По мнению специалистов Инжиниринговой Компании «2К» www.ik2k.ru, за водородными топливными батареями стоит огромное будущее. Если XX век прошел под знаком двигателей внутреннего сгорания, то в ближайшие несколько десятилетий прогнозируется переход на экологичные и экономичные водородные системы. Основные принципы, на которых работают современные элементы, были открыты еще в тридцатые годы XIX века. Однако, прошло больше ста лет, прежде чем люди научились применять электроэнергию, получаемую при соединении водорода и кислорода.
Водородные топливные системы уже доказали свою эффективность. Их используют в автобусах и вилочных погрузчиках, работающих на предприятиях питания, в цехах с определенным микроклиматом. Сфера их применения распространяется на водный транспорт, летательные и космические аппараты, подводные лодки и военную технику. Данный тип топливных элементов имеет разные размеры, поэтому их подбирают по сфере использования и необходимой мощности. При весе 10 кг выдаваемая мощность составляет 5 кВт. Такие изделия применяются на различных видах техники, для электропитания стационарных объектов, домов. Миниатюрные источники используют в мобильных устройствах, ноутбуках, для небольших нагревательных приборов. По сравнению с привычными литий-ионными батареями они более компактны, выдают больше энергии, а служат намного дольше.
Описание водородного топливного элемента
В отличие от общеизвестных генераторов электротока, водородные генераторы не содержат движущихся механизмов, валов и роторов. Следовательно, работают они совершенно бесшумно, без вибраций. Конструкция устройства представляет своего рода батарею, работающую на электрохимических принципах. В нем есть два электрода: анод с отрицательным знаком и катод с положительным.
Они разделены протонопроводящим электролитом или мембраной. В процессе работы на катод поступает кислород из окружающей среды, а на анод – водород в виде газа из резервуара. Происходит электрохимическая реакция, в результате которой получается электроток, небольшое количество тепла и воды.
Водород теряет свои электроны, после чего его ионы притягиваются к катоду.
Электроны, в свою очередь, попадают во внешнюю электросеть, создавая постоянный ток, питающий оборудование.
Кислородные молекулы на катоде объединяются с водородными протонами и электронами, образуя в результате воду.
Источником топлива может служить разное сырье: вода, метан, природный газ, биогаз. При этом строгой чистоты газа не требуется.
Существует два типа топливных элементов на водороде – низкотемпературные и высокотемпературные. Первые работают на чистом водороде, который сложнее получить. Второй тип менее требователен к качеству топлива. Наиболее перспективными на сегодняшний день считаются водородно-воздушные топливные элементы, на которых установлены специальные протонопроводящие мембраны.
В чем заключается выгода использования водородных ячеек
По мнению специалистов Инжиниринговой Компании «2К» www.ik2k.ru топливные элементы, работающие на водороде, обладают следующими уникальными качествами:
Высокий уровень КПД и безопасность.
Возможность беспроблемной эксплуатации в любых температурных режимах, включая сильную жару и сибирские морозы.
Водородные элементы не склонны к саморазрядке. Они держат заряд на заявленном уровне в течение всего срока эксплуатации, работают, пока есть источник топлива, то есть, водород и кислород.
Срок службы элементов составляет 10-15 лет, в отличие от обычных аккумуляторов, которые необходимо перезаряжать или выбрасывать через 2-5 лет.
Полностью отсутствуют звуки работы двигателя, вибрации, тепловые пятна.
Так как в изделиях полностью отсутствуют движущиеся или расходные части, они очень надежны и долговечны. Не требуют ремонтов, замены расходников, смазки или регулярного ТО. Вероятность выхода из строя водородного топливного элемента составляет 0,00001%, что ничтожно мало.
Время автоном