Типы топливных элементов
Фосфорнокислотный топливный элемент (PAFC) - Фосфорнокислотные топливные элементы коммерчески доступен сегодня. Сотни систем топливного элемента были установлены в больницах, частных санаториях, гостиницах, зданиях офиса, школах, сервисных электростанциях, на мусорных полигонах и станциях по обработке сточных вод. PAFCs производят электричество с КПД более чем 40% и почти с 85 % КПД тепловой энергии, которая используется для когенерации ,для сравнения средний КПД получения энергии в США 35% . Фосфорнокислотные топливные элементы используют жидкую фосфорную кислоту как электролит и работают приблизительно при 450°F. Одно из главных преимуществ этого типа топливного элемента, помимо почти 85% КПД когенерации, это возможность использовать водородсодержащие вещества как топливо. PAFCs может допустить концентрацию угарного газа приблизительно 1.5 процентов, которая расширяет выбор топлив, которые могут использоваться. При использовании бензина сера должна быть удалена.
Протонный обменный мембранный топливный элемент (PEM) - Эти топливные элементы работают в относительно низких температурах (от 175°F), имеют высокую плотность энергии, могут изменить их продукцию быстро, чтобы встретить изменения в требовании энергии, и удовлетворяют требованиям для применениях их, например, в автомобилях, где требуется быстрый запуск. Согласно Министерству энергетики США, "это первый кандидат для установки на легковые автомобили, на здания, и для других многочисленных применений, например,для замены перезаряжающихся батарей." Этот тип топливного элемента чувствителен к примесям. Мощность топливного элемента находится в диапазоне от 50 ватт до 75 кВт.
Литой карбонатный топливный элемент (MCFC) - Литые топливные элементы карбоната использует электролит, состоящий из литой смеси соли карбоната, приостановленной в пористом, химически инертной матрице, и работает в высоких температурах - приблизительно 1200ºF. Они требуют, чтобы углекислый газ и кислород был поставлен катоду. До настоящего времени, MCFCs управляли на водороде, угарном газе, природном газе, пропане, биогазе, солярке и моделировал угольные продукты газификации. 10 кВт к MCFCs на 2 МВТ были проверены на разнообразии топлив и прежде всего предназначаются к применению в электроэнергетике.
Твердоокисный топливный элемент (SOFC) - Твердые окисные топливные элементы использует твердый, непористый керамический состав как электролит, и работает в очень высоких температурах - около 1800°F. Один тип SOFC использует множество метровых труб, и другие изменения включают сжатый диск, который напоминает вершину супа, может. Трубчатые проекты SOFC ближе к коммерциализации и производятся несколькими компаниями во всем мире. SOFCs являются подходящими для постоянных применений, так же как для вспомогательных единиц энергии (APUs), используемый в транспортных средствах , в источниках питания электронных устройств.
Щелочной топливный элемент (AFC) - Долго используемый НАСА на космических станциях, щелочные топливные элементы могут достигать КПД до 70 процентов. Они использовались на космическом корабле Аполлона, чтобы обеспечить и электричество, и питьевую воду. Щелочные топливные элементы используют гидроокись калия, как электролит и работают при 160°F. Однако, они очень восприимчивы к загрязнению углеродом, так что требуют чистого водорода и кислорода.
Метиловый топливный элемент (DMFC) - Эти элементы, подобны элементам PEM, при этом используя полимерную мембрану как электролит. Однако, в DMFC, катализатор самого анода забирает водород из жидкого метанола, устраняя потребность в топливном конверторе. КПД этого топливного элемента приблизительно 40 % , который работает при температурах 120-190°F. Относительно низкий температурный диапазон работы, делает этот топливный элемент, привлекательный для широкого применения в небольших устройствах: источниках питания сотовых телефонов и портативных компьютеров. Более высокое КПД достигается при более высоких температурах. Компании также разрабатывают опытные образцы DMFC, которые используются вооруженными силами для запуска электрооборудования.
Регенеративный топливный элемент - Регенеративные топливные элементы привлекательны как форма с обратной связью генерации энергии. Вода разделяется на водород и кислород электролизером на солнечной энергии. Водород и кислород питают топливный элемент, который производит электричество, высокую температуру и воду. Вода повторно возвращается назад к электролизеру на солнечной энергии, и процесс начинается снова. Этот тип топливных элементов в настоящее время исследуются НАСА и другими исследовательскими организациями во всем мире.
Цинк- воздушный топливный элемент (ZAFC) - В типичном цинк-воздушном топливном элементе, есть газовый электрод (GDE), цинковый анод, разделенный электролитом, и механический сепаратор. GDE - водопроницаемая мембрана, которая позволяет проходить атмосферному кислороду. После того, как кислород преобразовывается в гидроксильные ионы и воду, гидроксильные ионы идут через электролит, и достигают цинкового анода. Здесь, они реагируют с цинком, и образуют окись цинка. Этот процесс создает электрический потенциал; когда ряд ячеек ZAFC связан, объединенный электрический потенциал этих ячеек может использоваться как источник электроэнергии. Этот электрохимический процесс аналогичен топливному элементу PEM, но заправка совершенно отлична и что определяется особенностью этого типа топливного элементв. ZAFCs содержат цинковый "топливный бак" и цинковый рефрижератор, который автоматически и быстро восстанавливает топливо. В этой системе с обратной связью, создано электричество, поскольку цинк и кислород смешаны в присутствии электролита (как PEMFC), создавая цинковую окись. Как только топливо израсходовано, система связывается с сеаратором и процесс полностью изменяется, оставляя еще раз чистые цинковые топливные шарики. Главное, что этот процесс регенерации занимает не более 5 минут, чтобы завершиться, таким образом перезаряжающаяся батарея, не проблема. Главная технология цинкового воздуха преимущества имеет по другим технологиям батареи - ее высокая удельная энергия, которая является важным фактором, который определяет бегущую продолжительность батареи относительно ее веса.
Протонный керамический топливный элемент (PCFC) - Этот новый тип топливного элемента основан на керамическом материале электролита, который показывает высокую протонную проводимость при высоких температурах. PCFCs разделяют тепловые и кинетические преимущества высокой температурной операции в 700 градусах Цельсия с литым карбонатом и твердыми окисными топливными элементами, показывая все свойственные выгоды протонной проводимости в PEM и фосфорических кислотных топливных элементах. Высокая рабочая температура необходима для достижения очень высокой электрической топливной эффективности углеводородным топливом. PCFCs может работать в высоких температурах и электрохимически окислять ископаемое топливо непосредственно на аноде. Это устраняет промежуточную стадию создания водорода через дорогостоящий процесс преобразования. Газообразные молекулы топлива углеводорода поглощаются поверхностью анода в присутствии водного пара, и водородные атомы эффективно отделяются, чтобы быть поглощенными в электролите углекислым газом как первичный продукт реакции. Дополнительно, PCFCs имеют твердый электролит, таким образом мембрана не может иссякнуть как с топливными элементами PEM, или жидкость не может просочиться как с PAFCs.
Микробный топливный элемент (MFC) - Микробные топливные элементы использует каталитическую реакцию микроорганизмов, типа бактерий, чтобы преобразовать фактически любой органический материал в топливо. Некоторые составы, включают глюкозу, ацетат, и сточные воды. Поступающие на анод без кислорода, органические вещества окисляются бактериями или другими микробами. Как часть пищеварительного процесса, электроны тянут от состава и проводится в кругооборот с помощью неорганического посредника. MFCs работают хорошо в умеренных условиях относительно других типов топливных элементов, например, 20-40 градусов Цельсия, и могут производить энергию с более чем 50% КПД. Эти элементы являются подходящими для небольших применений, например, медицинских устройств, питаемых глюкозой в крови, или большими, например, для станции по очистке сточных вод или пивоваренных заводов, производящих органические отходы, которая могли бы использоваться в качестве топлива MFCs.
Купить топливные элементы можно здесь