211service.com
Ogniwo paliwowe na benzynę zwiększy zasięg samochodów elektrycznych
Jeśli chcesz zabrać samochód elektryczny na dłuższą jazdę, potrzebujesz generatora na gaz, takiego jak w Chevrolecie Volcie, aby zwiększyć jego zasięg. Problem polega na tym, że gdy pracuje na generatorze, nie jest bardziej wydajny niż konwencjonalny samochód. W rzeczywistości jest jeszcze mniej wydajny, ponieważ ma ciężki akumulator do noszenia.
Pochłaniacz gazu: Ogniwo paliwowe opracowane na Uniwersytecie Maryland.
Teraz naukowcy z University of Maryland stworzyli ogniwo paliwowe, które może stanowić znacznie wydajniejszą alternatywę dla generatora benzynowego. Jak wszystkie ogniwa paliwowe, wytwarza energię elektryczną w wyniku reakcji chemicznej, a nie poprzez spalanie paliwa, i może być dwukrotnie wydajniejszy w wytwarzaniu energii elektrycznej niż generator wykorzystujący spalanie.
Ogniwo paliwowe naukowców jest znacznie ulepszoną wersją typu, który ma stały elektrolit ceramiczny i jest znane jako ogniwo paliwowe ze stałym tlenkiem. W przeciwieństwie do wodorowych ogniw paliwowych stosowanych zwykle w samochodach, ogniwa paliwowe na tlenki stałe mogą pracować na różnych łatwo dostępnych paliwach, w tym oleju napędowym, benzynie i gazie ziemnym. Były używane do wytwarzania energii w budynkach, ale uznano je za niepraktyczne do użytku w samochodach, ponieważ są zdecydowanie za duże i działają w bardzo wysokich temperaturach – zwykle około 900 ⁰C.
Opracowując nowe materiały elektrolityczne i zmieniając konstrukcję ogniwa, naukowcy stworzyli ogniwo paliwowe, które jest znacznie bardziej kompaktowe. Ze względu na swój rozmiar może wytwarzać 10 razy więcej energii niż silnik konwencjonalny i może być mniejszy niż silnik benzynowy, wytwarzając jednocześnie tyle samo mocy.
Naukowcy obniżyli też o setki stopni temperaturę pracy ogniwa paliwowego, co pozwoli na stosowanie tańszych materiałów. To ogromna różnica w kosztach, mówi Eric Wachsman, dyrektor University of Maryland Energy Research Center, który prowadził badania. Mówi, że naukowcy zidentyfikowali proste sposoby na poprawę mocy wyjściowej i dalsze obniżenie temperatury, stosując metody, które już dają obiecujące wyniki w laboratorium. Te postępy mogą doprowadzić koszty do punktu, w którym będą one konkurencyjne w stosunku do silników benzynowych. Wachsman mówi, że jest na wczesnym etapie zakładania firmy, która ma komercjalizować technologię.
Ogniwa paliwowe Wachsmana działają obecnie w temperaturze 650 ⁰C, a jego celem jest obniżenie tej temperatury do 350 ⁰C do użytku w samochodach. Izolacja ogniw paliwowych nie jest trudna, ponieważ są one małe — stos ogniw paliwowych wystarczająco duży, aby napędzać samochód, musiałby mieć tylko 10 centymetrów boku. Większym problemem są wysokie temperatury, które wymuszają stosowanie w urządzeniu drogich, żaroodpornych materiałów, a nagrzewanie ogniwa do temperatur roboczych zajmuje dużo czasu. Obniżając temperatury, Wachsman może używać tańszych materiałów i skracać czas uruchamiania ogniwa.
Nawet przy tych postępach ogniwo paliwowe nie włączałoby się natychmiast, a włączanie i wyłączanie go przy każdej krótkiej podróży samochodem powodowałoby duże zużycie, skracając jego żywotność. Zamiast tego byłby połączony z akumulatorem, tak jak silnik spalinowy w Volcie, mówi Wachsman. Ogniwo paliwowe mogłoby wtedy działać bardziej stabilnie, służąc do utrzymywania baterii naładowanej bez powodowania nagłych przyśpieszeń.
Naukowcy osiągnęli swój wynik w dużej mierze poprzez modyfikację materiału elektrolitu stałego w rdzeniu ogniwa paliwowego ze stałym tlenkiem. W ogniwach paliwowych dostępnych na rynku, takich jak produkowane przez Bloom Energy, elektrolit musi być wystarczająco gruby, aby zapewnić wsparcie strukturalne. Ale grubość elektrolitu ogranicza wytwarzanie energii. W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy opracowali projekty, które nie wymagają elektrolitu do podtrzymywania ogniwa, dzięki czemu elektrolit jest cieńszy i osiąga wysoką moc wyjściową w niższych temperaturach. Naukowcy z University of Maryland poszli o krok dalej, opracowując nowe wielowarstwowe elektrolity, które jeszcze bardziej zwiększają moc wyjściową.
Praca jest częścią większego wysiłku Departamentu Energii USA w ciągu ostatniej dekady, aby uczynić praktyczne ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem. Pierwszymi owocami tych wysiłków prawdopodobnie nie będą ogniwa paliwowe w samochodach — do tej pory Wachsman produkował tylko stosunkowo małe ogniwa paliwowe, a wiele prac inżynieryjnych pozostaje do wykonania. Pierwsze zastosowania paliw stałych tlenkowych w pojazdach mogą mieć miejsce w długodystansowych ciężarówkach z kabinami sypialnymi.
Dostawcy sprzętu, tacy jak Delphi i Cummins, opracowują ogniwa paliwowe, które mogą zasilać klimatyzatory, telewizory i kuchenki mikrofalowe w kabinach, potencjalnie zmniejszając zużycie paliwa o 85 procent w porównaniu z pracą silnika na biegu jałowym. System Delphi wykorzystuje również konstrukcję, która pozwala na cieńszy elektrolit, ale działa w wyższych temperaturach niż ogniwo paliwowe Wachsmana. Ogniwo paliwowe mogłoby zostać uruchomione w poniedziałek i pozostawione do pracy na niskich poziomach przez cały tydzień i nadal uzyskać 85-procentową redukcję. Delphi zbudowała prototyp i planuje zademonstrować swój system na ciężarówce w przyszłym roku.