Unsur bahan api. Skim, penerangan

Perpustakaan teknikal percuma

ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK
Perpustakaan percuma / Skim peranti radio-elektronik dan elektrik

Unsur bahan api. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Perpustakaan teknikal percuma

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Sumber tenaga alternatif

Komen artikel

Sel bahan api hidrogen-oksigen ditemui pada tahun 1838 oleh saintis Inggeris W. Grove. Dia menyiasat penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen dan mendapati bahawa elektrolisis menghasilkan arus elektrik. Ternyata terdapat proses untuk menukar bahan api kepada elektrik tanpa membakar bahan api. Tetapi manusia menerima tenaga elektrik terutamanya disebabkan oleh pembakaran minyak, arang batu atau gas dalam loji kuasa haba atau bahan api nuklear dalam loji kuasa nuklear. Proses yang melibatkan pembakaran datang dengan kerugian yang besar, jadi sebarang pilihan untuk menjana elektrik tanpa membakar bahan api menarik minat saintis dan jurutera.

Apakah sel bahan api?

Dalam proses penyelidikan, ternyata bahan api untuk sel bahan api perlu disediakan. Tiada hidrogen tulen dalam alam semula jadi. Ia perlu diekstrak daripada bahan api fosil, seperti metana atau gas asli.

Sel bahan api ialah sumber arus kimia dan oleh itu terdiri daripada anod, katod dan elektrolit (lihat rajah).

sel bahan api

Agen penurun (hidrogen) teroksida di anod, yang mendermakan elektron kepada litar luar, dan ion H+ yang bercas positif memasuki elektrolit. Dari hujung rantai yang lain, elektron mendekati katod, di mana udara (oksigen) dibekalkan, dan tindak balas pengurangan berlaku (penambahan elektron oleh agen pengoksidaan - oksigen). Ion hidrogen (proton) bercas positif dibawa oleh elektrolit ke katod, di mana ia bergabung dengan ion oksigen negatif untuk membentuk air H2O.

Elektrod dan elektrolit tidak mengambil bahagian dalam tindak balas. Oleh itu, adalah perlu untuk membekalkan hidrogen dan oksigen ke sel bahan api, mengeluarkan air dan mengeluarkan arus elektrik.

Masalah dengan pengeluaran hidrogen membawa kepada percubaan untuk menggunakan agen pengurangan lain, khususnya karbon monoksida CO, yang agak mudah diperoleh daripada arang batu. Pada 30-an abad kedua puluh. Penyelidik Jerman E. Bauer mencipta unit makmal dengan elektrolit pepejal untuk pengoksidaan anodik arang batu secara langsung. Pada masa ini, sebagai tambahan kepada arang batu, hampir semua bahan api organik boleh digunakan. Daripada air dalam sel bahan api tersebut, produk keluarannya ialah karbon dioksida CO2.

Mengapa sel bahan api menarik sebagai sumber elektrik?

Pertama, ia lebih mesra alam daripada loji kuasa haba. Sel bahan api hidrogen-oksigen menghasilkan air, manakala sel bahan api berasaskan karbon menghasilkan karbon dioksida, dan lebih kurang setiap unit elektrik daripada loji kuasa haba.

Kedua, mereka mempunyai kecekapan tinggi kira-kira 40-60% (loji janakuasa haba besar mempunyai kira-kira 30%). Pada masa ini, teknologi dengan kecekapan sehingga 90% telah dibangunkan. Ini memungkinkan untuk mengurangkan penggunaan bahan api organik sekurang-kurangnya 2 kali ganda. Ketiga, kebolehpercayaan bahan api adalah luar biasa tinggi. Kebarangkalian operasi tanpa kegagalan dianggarkan pada "tujuh sembilan" atau 99,99999%.

Jenis sel bahan api

Jenis ini ditentukan oleh jenis elektrolit yang digunakan dalam sel bahan api.

1. Asid fosforik. Sel bahan api jenis ini sedang dihasilkan secara besar-besaran. Mereka telah memasang lebih daripada 200 - di hospital, hotel, sekolah, pejabat. Kecekapan mereka adalah 40%, tetapi, sebagai tambahan, produk keluaran juga digunakan - wap panas. Suhu operasi dalam sel bahan api tersebut adalah kira-kira 200°C.

2. Membran pertukaran proton. Unsur-unsur ini beroperasi pada suhu yang lebih rendah (kira-kira 100°C). Membran pertukaran proton - lapisan plastik nipis yang membolehkan proton melaluinya. Plastik disalut pada kedua-dua belah dengan lapisan zarah logam (paling kerap platinum), yang merupakan pemangkin aktif. Sel bahan api jenis ini dianggap paling menjanjikan untuk kereta dan sebagai pengganti untuk bateri dan akumulator.

3. Karbonat cair. Sel dengan elektrolit ini beroperasi pada suhu kira-kira 700°C dan boleh bekerja dengan hidrogen, karbon monoksida, gas asli, propana, bahan api diesel dan bahan lain. Pemasangan industri dengan kapasiti 10 kW hingga 2 MW telah dibangunkan. Sel bahan api sedemikian menjanjikan sebagai loji kuasa pegun.

4. Oksida pepejal. Daripada elektrolit cecair, bahan seramik pepejal digunakan. Suhu operasi dalam sel bahan api sedemikian adalah sehingga 1000°C. Kecekapan mencapai 60%. Sel bahan api dengan kuasa 220 kW ditunjukkan. Sel bahan api sedemikian menjanjikan sebagai loji kuasa yang berkuasa.

5. Elektrolit alkali. Sel bahan api dengan elektrolit (KOH) sedemikian telah lama digunakan dalam kapal angkasa AS. Kecekapan mereka mencapai 70%. Tetapi untuk aplikasi komersial, ia masih terlalu mahal.

6. Metanol. Unsur sedemikian adalah serupa dalam struktur kepada unsur dengan membran pertukaran proton, tetapi dibina untuk mengekstrak hidrogen daripada metanol cecair. Kecekapan adalah kira-kira 40%. Suhu operasi 50-90°C.

7. Sel bahan api regeneratif. Jenis sel bahan api ini sedang dalam penyelidikan. Ia menggunakan gelung tertutup. Air diasingkan kepada hidrogen dan oksigen oleh elektrolisis sel suria. Hidrogen dan oksigen dimasukkan ke dalam sel bahan api yang menghasilkan elektrik, haba dan air. Air dikitar semula ke elektrolisis dan proses diulang. Sel bahan api jenis ini menjanjikan untuk kapal angkasa dan stesen.

Lihat artikel lain bahagian Sumber tenaga alternatif.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Korea Selatan akan meninggalkan loji tenaga nuklear 23.06.2017

Kerajaan Korea Selatan bercadang untuk membekukan persediaan untuk pembinaan loji kuasa nuklear baharu dan secara beransur-ansur menyahcomatkan reaktor sedia ada.

Kebimbangan pihak berkuasa mengenai bahaya reaktor nuklear disebabkan oleh bencana besar di loji tenaga nuklear Fukushima-1 pada tahun 2011. Presiden Moon memulakan dasar menghapuskan tenaga nuklear secara berperingkat. Ia bertujuan untuk memindahkan negara kepada tenaga alternatif, termasuk tenaga solar dan angin.

Menurut ketua Korea Selatan, banyak loji tenaga nuklear terletak terlalu dekat dengan kawasan perumahan - sekiranya berlaku malapetaka nuklear, negara itu akan menghadapi "akibat yang tidak dapat dibayangkan." Selain itu, Korea Selatan juga tidak terlepas daripada gempa bumi yang turut menimbulkan ancaman bencana.

Hari ini, terdapat 25 reaktor nuklear beroperasi di negara ini, yang menjana kira-kira 30% daripada semua tenaga elektrik. Hayat perkhidmatan kebanyakan loji tenaga nuklear tamat dalam tempoh dari 2020 hingga 2030.

Presiden juga berjanji untuk meninggalkan tenaga arang batu untuk mengurangkan pencemaran udara. Walau bagaimanapun, menurut pakar, langkah ini secara mendadak boleh meningkatkan kos utiliti di negara di mana tenaga yang menggunakan arang batu menyumbang kira-kira 40% daripada semua tenaga elektrik.

Berita menarik lain:

▪ Mengenali orang melalui dinding

▪ Modul integral untuk aplikasi berkuasa

▪ Platform MediaTek LinkIt Smart 7688

▪ Toyota akan membantu membina jalan bercakap yang selamat

▪ robot penangkap lalat

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Perlindungan kilat. Pemilihan artikel

▪ artikel Falsafah sains dan teknologi. Nota kuliah

▪ artikel Berapa banyak perkataan yang terdapat dalam bahasa Jepun untuk saya dan anda? Jawapan terperinci

▪ artikel Timbalan ketua jabatan aktiviti ekonomi asing. Deskripsi kerja

▪ artikel Penunjuk cetusan. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Penstabil voltan 35-70 volt. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web