Навігація
Головна
Вимірювання змінних як умову встановлення експериментальних ефектівПромисловий розвиток СРСР як наддержави. Пріоритетний зростання...Статистичний аналіз ефектівКласи точності засобів вимірюваньАтмосферні. Ефекти, що призводять до екологічних катастрофЗасоби вимірювання і методики вимірюваньВиди і методи вимірювань. Основні поняття та визначенняМетодика виконання вимірюваньМетоди вимірюваньОсновні характеристики вимірювань
 
Головна arrow БЖД arrow Нагляд та контроль у сфері безпеки
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Вимірювання теплового ефекту. Паливна комірка

У світі набула широкого розвитку технологія генерації електричної енергії з органічних видів палива - технологія паливних осередків, відповідно до якої енергія палива безпосередньо перетворюється на електрику. Ця технологія широкою ходою йде на зміну традиційним технологіям генерації електричної енергії та двигунів внутрішнього згоряння, маючи при цьому й інше застосування.

Світовий досвід експлуатації понад 150 електричних станцій переконує в тому, що паливним осередкам вистачає вдвічі меншої кількості газу для виробництва одиниці електричної потужності, ніж найкращим паро- і газотурбінним станціям. Вони мають і на порядок менше викидів в повітря, особливо при використанні вугілля. Термін безперебійної роботи станцій на паливних комірках в десятки разів більше, ніж в існуючих теплових станцій.

В об'єднанні з електричними двигунами паливні комірки є ідеальними двигунами для транспортних засобів, насамперед автомобілів, палива яким потрібно в 2-4 рази менше, ніж для автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння. Паливно-коміркові двигуни вже встановлюються на літаках "Стеле", "Сосна", на підводних човнах, інвалідних візках, мопедах, вантажівках, автобусах тощо Вони є легкими і тихими. Паливна комірка є пристроєм для отримання електричної енергії з органічного палива й кисню під час хімічної реакції утворення води й двоокису вуглецю з кисню, водню і вуглецю [2, 3]. А поклав початок цієї, однієї з великих у всій історії людства, ідеї отримання електрики з окислення водню англієць Вільям Гроув ще в 1839 р Інтенсивні дослідні роботи по отриманню електрики за допомогою твердих електролітів проводилися в кінці XIX - початку XX ст. Тоді ж відомий вчений Вальтер Нернст винайшов (1899), так звану "масу Нернста" - суміш на основі цирконію, яка і по сьогоднішній день вважається найкращим з'єднанням для генерації електрики. Були винайдені і вироблялися лампи з нитками розжарювання з цирконієвих сполук, які підігрівалися до появи в них іонної провідності металевими нагрівачами. Потім ці роботи над складовими паливно-чарункових технологій якось притихли і просувалися повільно практично до 80-х рр. минулого століття. Їм не відводилося достатньої уваги, швидше за все, через віру в безпеку атомної енергетики та невичерпні можливості "мирного атома". Промислове застосування випробували лише цирконієві датчики кисню систем контролю за повнотою згоряння палива в двигунах внутрішнього згоряння.

Короткий аналіз наявного світового досвіду використання паливних осередків показує, що:

• на виробництво електричної енергії паливним осередкам потрібно майже вдвічі менше газу, ніж існуючим тепловим станціям. Ефективність використання палива осередками не залежить від їх потужності і становить 60% замість 30% на теплових станціях;

• в парі з газовими турбінами ефективність використання газу становить 72%;

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

• з використанням попутного тепла ефективність використання палива досягає 85%;

• паливні комірки мають у десятки разів більший термін безперебійної роботи (-7000 год замість 250 ч на теплових станціях);

• паливно-коміркові станції можуть мати широкий спектр потужності - від одиниць Вт до 100 Мвт;

• потужність паливних осередків легко регулюється зі швидкістю до 1 Мвт / с;

• паливні комірки зменшують виробничі витрати на 25-40%;

• паливні комірки є ідеальними автономними джерелами електропостачання, в яких вартість енергії буде нижчої від існуючих сьогодні на 10-20%;

• автомобілі на паливних комірках вимагають в 2-4 рази менше палива, ніж існуючі автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння;

• паливні комірки є екологічно чистими з близькими до нуля викидами;

• паливні комірки працюють тихо. Вони шумлять не найголосніше побутового кондиціонера.

Зараз у світі відомо п'ять типів паливних осередків. Найбільш придатними для задоволення земних потреб в електриці, по сучасному стану розвитку паливно-чарункових технологій, є так звані цирконієво-керамічні паливні комірки (ЦКТЯ) та пластмасові протонобменние мембрани (ПЕМ), властивості яких наведено в табл. 6.2. У протонобменних мембранах "перевізником" заряду є іон водню - протон, а електролітом-перегородкою між паливом і окислювачем - спеціальна пластмаса. Як видно з переліку достоїнств, саме паливні комірки на цирконієвої кераміці є найбільш привабливими для використання в промисловості, побуті та транспорті, де потрібні великі потужності і висока ефективність. Хоча для переносних споживачів, наприклад радіотелефонів, радіоприймачів і магнітофонів з невеликими потужностями в 1-3 Вт, більш привабливими є осередки на протонобменних мембранах, які перезаряджаються як газові запальнички. Так, ефективність використання палива найкращими газовими турбінами дуже великої потужності зараз становить 52%, тепловими станціями - 33-35%, дизельними станціями - 36%. Паливні комірки цирконієвої кераміки є надійніше інших. Вони можуть споживати різні види органічного палива, такі як природний газ, вугілля, деревина, відходи сільськогосподарського виробництва, етанол, метанол і т.п.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Таблиця 6.2

Порівняння властивостей цирконієво-керамічних і на протонобменних мембранах паливних осередків

Властивості осередків

На цирконієвої кераміці

На протон-обмінних мембранах

Перетворення енергії,%

Сама по собі - 60

40

У парі з турбіною - 72

Повна ефективність,%

(з використанням тепла)

85

80

Робоча температура, ° С

600 і вище

80-120

Переваги

Більш висока температура.

Велика ефективність.

Робота в парі з газовою турбіною.

Використовує всі види палива.

Менше викидів шкідливих речовин. Електродами є поширені матеріали

Низька робоча температура.

Маленькі розміри. Маленький вагу. Швидкий запуск

Проблеми

Повільний запуск

Вимагає тільки чистого водню

Вихід на максимальну потужність - через 5 хв

Вимагає тільки платинових електродів

Паливна осередок є електрохімічним пристроєм, який прямо перетворює паливо (водень, природний або синтетичний газ з вугілля, деревини тощо, біогаз) і окислювач (повітря) в електрику. Це усуває звичайні процеси горіння і перетворення теплової енергії спочатку в механічну, а потім вже в електричну.

Паливна комірка ЦКТЯ працює при температурі вище 500 ° С і застосовує керамічну мембрану з цирконієвої кераміки, яка є високотемпературним киснево-іонним провідником. Кераміка діє як твердий електроліт між парою електродів в контакті з повітрям і паливом. Кисень надходить з повітря і іонізується на поверхні розділу кераміка - електрод. Іони кисню дифундують через товщу розігрітій цирконієвої кераміки і реагують з паливом на електроді з боку палива.

Електрони генеруються на цьому електроді і направляються далі через зовнішнє навантаження до замикання кола. Вихідними продуктами паливних осередків, за визначенням, є вода і двоокис вуглецю. Через те що робоча температура сучасних керамічних станцій набагато нижче 1000 ° С, вони не здатні утворювати дуже шкідливі оксиди азоту.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Cхожі теми

Вимірювання змінних як умову встановлення експериментальних ефектів
Промисловий розвиток СРСР як наддержави. Пріоритетний зростання військово-промислового і паливно-енергетичного комплексів
Статистичний аналіз ефектів
Класи точності засобів вимірювань
Атмосферні. Ефекти, що призводять до екологічних катастроф
Засоби вимірювання і методики вимірювань
Види і методи вимірювань. Основні поняття та визначення
Методика виконання вимірювань
Методи вимірювань
Основні характеристики вимірювань
 
Дисципліни
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук