Παρασκευή , 18 Ιουνίου 2021

Κυψέλες καυσίμου

Κυψέλες καυσίμου είναι συσκευές που είναι σε θέση να μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας ηλεκτροχημικής αντίδρασης.

Οι κυψέλες καυσίμου παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα συνεχώς υπό την προϋπόθεση ότι υπάρχει επάρκεια καυσίμων και διαθέσιμο οξειδωτικό.

Ο όρος κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1889 από τον Charles Langer και Ludwig Mond περιγράφει την ανάπτυξη ενός κυττάρου που χρησιμοποιεί  φυσικό αέριο και ατμοσφαιρικό άνθρακα.

Λόγω της ικανότητά τους να λειτουργούν με μειωμένο ή ακόμη και με μηδενικές εκπομπές, οι κυψέλες καυσίμου θεωρούνται ως μία ελκυστική εναλλακτική λύση βιώσιμης ενέργειας.

Οι κυψέλες καυσίμου είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν έναν αριθμό διαφορετικών καυσίμων ανάλογα με την χρησιμοποιούμενη τεχνολογία κυψελών καυσίμου.

Τυπικά καύσιμα είναι:

• Υδρογόνο

• Μεθανόλη

• Φυσικό αέριο

• Ντίζελ ή βενζίνη

Με το πλεονέκτημα ότι οι κυψέλες καυσίμου είναι φορητές πηγές ενέργειας, παράγουν ενέργεια, σε μεγαλύτερη απόδοση από μια κλασική πηγή, π.χ μηχανή εσωτερικής καύσης, και τα ποσοστά των εκπομπών δεν έχουν σχέση με τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας ενώ παράλληλα μπορούν να παρέχουν μια αξιόπιστη τροφοδοσία και ισχύ.

Η πρώτη κυψέλη καυσίμων φτιάχτηκε το 1839 από τον Sir William Grove, έναν Ουαλλέζο δικαστή και πειραματικό επιστήμονα.

Σε ένα πείραμα του περίπου το 1839, ανακάλυψε ότι ήταν δυνατή η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αντιστρέφοντας την ηλεκτρόλυση του νερού.

Το υδρογόνο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρισμού είναι αυτό για τη δημιουργία του νερού.

Γενικά, οι κυψέλες καυσίμου αποτελούνται από δύο ηλεκτρόδια (ένα ανόδου και ένα καθόδου), καθώς και από ηλεκτρολύτες που χωρίζουν τα ηλεκτρόδια και ένα εξωτερικό κύκλωμα

Η ηλεκτροχημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα περιλαμβάνει μία οξείδωση στη μισή αντίδραση και μία οξείδωση στην άλλη μισή αντίδραση.

Οι κυψέλες καυσίμων σήμερα λειτουργούν με πολλά διαφορετικά καύσιμα, ακόμη και αέριο από τις εγκαταστάσεις σκουπιδιών και της επεξεργασίας υγρού αποβλήτου.

Επίσης, η δύναμη του αέρα, οι παλίρροιες και οι υδροηλεκτρικοί στρόβιλοι μπορούν επίσης να δημιουργήσουν ηλεκτρική ενέργεια για να χωρίσουν το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Όταν το υδρογόνο παράγεται από τον ήλιο ή άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας , η διαδικασία αυτή καλείται “ηλιακό-υδρογόνο”.

Κατά τη χρησιμοποίηση καυσίμων εκτός από το καθαρό υδρογόνο, απαιτείται ένας μετασχηματιστής ή επεξεργαστής καυσίμων , δηλαδή μια συσκευή που παράγει υδρογόνο από τα καύσιμα όπως η βενζίνη, η μεθανόλη, η αιθανόλη ή την νάφθα.

Τρία βασικά σχέδια μετασχηματιστών θεωρούνται ως κατάλληλα για τις κυψέλες καυσίμων για χρήση τους σε οχήματα:

– του μετασχηματιστή του ατμού

– της μερικής οξείδωσης

– του αυτοθερμικού μετασχηματιστή.

Οι μετασχηματιστές ατμού συνδυάζουν τα καύσιμα με τον ατμό και τηθερμότητα για να παραγάγουν το υδρογόνο.

Η θερμότητα που απαιτείται για να ενεργοποιηθεί το σύστημα λαμβάνεται με την καύση των καυσίμων ή του πλεονάζοντος υδρογόνου από την έξοδο των κελιών καυσίμων.

Οι μετασχηματιστές της μερικής οξείδωσης συνδυάζουν χημικά τα καύσιμα με το οξυγόνο για να παράγουν μονοξείδιο υδρογόνου και άνθρακα.

Το μονοξείδιο του άνθρακα αντιδρά έπειτα με τον ατμό για να παράγει περισσότερο υδρογόνο.

Η μερική οξείδωση ελευθερώνει θερμότητα, η οποία συλλέγεται και χρησιμοποιείται αλλού στο σύστημα.

Οι αυτοθερμικοί μετασχηματιστές συνδυάζουν χημικά τα καύσιμα και με τον ατμό και με τοοξυγόνο έτσι ώστε η αντίδραση είναι σε θερμική ισορροπία.

Ο αυτοθερμικός μετασχηματισμός, ενώ δεν είναι τόσο πλήρως αναπτυγμένος όσο οι άλλοι, προσφέρει την περισσότερη ευελιξία στη διαχείριση της θερμότητας.

Υπάρχουν πολλοί τύποι κυψελών καυσίμου που διατίθενται και συνήθως περιγράφονται από τους ηλεκτρολύτες που χρησιμοποιούν.

Εντούτοις οι έξι πιο ευρέως που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι οι:

1. Οι αλκαλικές κυψέλες καυσίμου

2. PEM (Μεμβράνη Ανταλλαγής Πρωτονίου) κυψέλες καυσίμων

3. κυψέλες καυσίμου άμεσης μεθανόλης

4. Η κυψέλη καυσίμου φωσφορικού οξέος

5. Κυψέλες καυσίμου με τετηγμένο ανθρακικό

6. Κυψέλες καυσίμου στερεών οξειδίων

Τα οφέλη από πιθανή χρήση είναι πολλά, μερικά από αυτά είναι :

• Υψηλή απόδοση, λόγω ότι μετατρέπουν τη χημική ενέργεια άμεσα σε ηλεκτρική

ενέργεια έχει ως αποτέλεσμα να παράγουν περισσότερη ενέργεια.

• Βελτίωσης της αποτελεσματικότητας μπορεί να φθάσει και το 90%

• Χαμηλές εκπομπές

• Ασφαλές

Ένα μεγάλο μειονέκτημα τους είναι το κόστος. Οι κυψέλες καυσίμου έχουν υψηλό κόστος σε σύγκριση με τις παραδοσιακές πηγές, είναι μια νέα αναπτυσσόμενη τεχνολογία χρησιμοποιούν ακριβά υλικά, που έχουν σαν αποτέλεσμα υψηλό κόστος παραγωγής.

Επίσης σαν νέα τεχνολογία δεν έχουν δείξει την ικανότητά τους να λειτουργούν με αξιόπιστο τρόπο για μεγάλα χρονικά διαστήματα

Οι κυψέλες καυσίμου έχουν προοπτική και μέλλον και σύντομα ελπίζουμε να τις δούμε  σαν εφαρμογή και πιο μαζικά σε παραγωγή.

About irealtygr

Δείτε επίσης

Εκθεση Έπιπλο & Σπίτι Από 11 έως 19 Οκτωβρίου 2014 στο HELEXPO MAROUSSI

Στην εποχή της ανανέωσης και της δημιουργικότητας, η Έκθεση Σπιτιού ΕΠΙΠΛΟ & ΣΠΙΤΙ 2014 ανοίγει …

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

7 + 17 =