211service.com
Tanie ogniwa paliwowe zasilane olejem napędowym
Norweska firma opracowuje ciche generatory diesla oparte na nowym rodzaju ogniwa paliwowego. Skandynawskie systemy zasilania , która produkuje generatory dla wojska tego kraju, pomyślnie przetestowała 250-watowe ogniwo paliwowe na kwas stały, opracowane przez SAFCell , spinoff firmy Caltech. Firmy pracują teraz nad systemem o mocy 1,2 kilowata.
Elektrownie: Te dwa prototypowe stosy ogniw paliwowych firmy SAFCell wytwarzają energię elektryczną z wodoru, nawet jeśli pochodzi on z oleju napędowego i jest zanieczyszczony nawet 20% tlenkiem węgla. Oba są wykonane z 10 połączonych ogniw paliwowych. Mały o średnicy trzech cali generuje 30 watów, a większy 200 watów.
Ogniwa paliwowe ze stałym kwasem są wciąż na wczesnym etapie rozwoju. Jednak SAFCell twierdzi, że są prostsze niż konwencjonalne ogniwa paliwowe, a kluczowe komponenty (takie jak elektrolit) mogą być wykonane ze stosunkowo tanich materiałów. Naukowcy opracowujący tę technologię uważają, że może ona być wystarczająco tania, aby zastąpić turbiny stosowane w wysokosprawnych elektrowniach. (Wysoki koszt istniejących ogniw paliwowych ogranicza je do zastosowań niszowych, takich jak zasilanie awaryjne).
Nowe generatory działają poprzez wytwarzanie gazowego wodoru z oleju napędowego w procesie zwanym reformingiem (paliwo jest podgrzewane, ale nie spalane i mieszane z powietrzem i parą). Wodór jest następnie podawany do ogniwa paliwowego, aby wytworzyć energię elektryczną. W przeciwieństwie do ogniw paliwowych testowanych w samochodach, nowe mogą tolerować zanieczyszczenia, takie jak tlenek węgla, które są obecne w wodorze wytwarzanym z oleju napędowego. W produkcji na dużą skalę nowe ogniwa paliwowe mogą być również znacznie tańsze niż wysokotemperaturowe ogniwa paliwowe z tlenkiem stałym, takie jak te sprzedawane przez Energia kwitnienia , ponieważ działają w niższych temperaturach, a więc nie wymagają drogich materiałów odpornych na wysokie temperatury, mówi Calum Chisolm, dyrektor generalny SAFCell.
Ogniwa paliwowe ze stałym kwasem zostały po raz pierwszy zademonstrowane w laboratorium 10 lat temu. Oparte są na stałych kwasach, które dobrze przewodzą jony wodorowe lub protony, klasa chemikaliów, które zostały odkryte w latach 80. XX wieku, ale uważano, że są niepraktyczne dla ogniw paliwowych, ponieważ rozpuszczają się w wodzie, która jest wytwarzana przez ogniwa paliwowe połączyć wodór i tlen. Sossina Haile, profesor inżynierii materiałowej i inżynierii chemicznej w Caltech, wraz z kolegami znaleźli prosty sposób na obejście tego problemu: używaj ogniw paliwowych w temperaturach wystarczająco wysokich, aby zamienić wodę w parę, która nie rozpuszcza stałych kwasów.
Powstałe ogniwa paliwowe łączyły zalety dwóch głównych typów ogniw paliwowych: ogniw paliwowych z membraną polimerowo-elektrolitową i ogniw ze stałym tlenkiem. Ogniwa paliwowe z membraną polimerowo-elektrolitową, typu GM i innych firm samochodowych, które stosują w swoich prototypowych pojazdach z ogniwami paliwowymi, są wygodne, ponieważ działają w niskich temperaturach. Jednak w tak niskich temperaturach tlenek węgla może zbierać się na katalizatorach i uniemożliwiać im wykonywanie swojej pracy. Wymaga to od nich stosowania oczyszczonego paliwa wodorowego, które nie jest powszechnie dostępne. Nowe ogniwa paliwowe ze stałym kwasem mogą pracować w wyższych temperaturach (250 °C zamiast 90 °C), w których tlenek węgla nie stanowi problemu, dzięki czemu mogą działać na wodorze wytwarzanym na miejscu z gazu ziemnego, a nawet stosunkowo brudnych paliw takich jak olej napędowy, który jest znacznie łatwiej dostępny niż wodór.
Nowe ogniwa paliwowe są jak ogniwa ze stałym tlenkiem w swojej zdolności do wykorzystywania różnych paliw. Ale te ostatnie zwykle działają w wysokich temperaturach – od 800 ° C do 1000 ° C – i wymagają drogich materiałów. Oczekuje się, że nowe ogniwa paliwowe, które trafią do produkcji komercyjnej, będą kosztować mniej więcej tyle samo, co ogniwa paliwowe na tlenki stałe sprzedawane przez Bloom Energy, mówi Chisolm, ale koszty mogą szybko spaść do około jednej dziesiątej kosztów technologii Bloom, ponieważ firma opracowuje i wdraża szereg środków oszczędnościowych. W tym momencie ogniwa paliwowe byłyby wystarczająco tanie, aby konkurować z wysokowydajnymi turbinami stosowanymi w elektrowniach.
Jednym z kluczowych wyzwań jest zmniejszenie ilości stosowanego katalizatora platynowego, mówi Robert Savinell , profesor inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Case Western Reserve. Haile i naukowcy z SAFCell zidentyfikowali już katalizator platynowo-palladowy i metody osadzania katalizatora, które zarówno zmniejszają wymaganą ilość platyny, jak i zwiększają moc wyjściową, ale ilość platyny musi być bardziej zmniejszona. Opracowują nowe katalizatory, które wykorzystują fakt, że system działa w stosunkowo niskich temperaturach.
Inną opcją jest recykling platyny, stosunkowo prosty proces ze względu na skład chemiczny ogniw paliwowych, mówi Chisolm. To, w połączeniu z dobrym planem finansowania, może pozwolić ogniwom paliwowym osiągnąć poziom 1000 USD za kilowat, powszechnie uważany za punkt, w którym ogniwa paliwowe ujrzą masową adopcję, mówi.