في سياق مرور الأفق: صفر الفجر، يمكنك أن تتعثر بطريق الخطأ على ما يسمى "عناصر الوقود"، والتي يتم عرضها في عناصر المخزون الخاصة. ولكن لماذا يحتاجون ومن يبيعهم؟ في الواقع، لا يحتاجون إلى بيعها. هناك حاجة إلى خلايا الوقود من أجل تنشيط المدخل إلى ترسانة قديمة، حيث يقع أفضل درع في اللعبة. لذلك، نخبر عن مكان البحث عن عناصر وكيفية الدخول إلى الترسانة القديمة:
لذلك، بعد تلقي المهمة "ماجستير ماجستير" ELO، من الضروري الذهاب إلى شمال الخريطة، لأنقاض الحضارة القديمة.
ستعقد معظم المهمة داخل المبنى، حيث يتعين علينا الركض في جميع أنحاء الممرات الأساسية وتخلطوا إلى الجزء العلوي من ألغام المصعد. نحن هنا فقط نتحرك على طول الطريق الذي نقدمه اللعبة تماما حتى يخرج ELO. التآمر، سنحتاج إلى تعلم جهاز الماكرة، ولكن مع هذا سنفعله.
من الأفضل الانتباه إلى المستدقة العالية، والتي يمكن رؤيتها عناصر صفراء، وفقا لأي إيلو ستكون قادرة على خربشة.
نتسلق إلى القمة جدا، حيث سننتظر خلية الوقود الثمينة على منصة صغيرة.
انخفض أسفل الحبل المرفقة بالمنصة. وبعد ذلك يمكنك التحرك بأمان على طول المؤامرة حتى مهمة "كنز الموت".
بعد تلقي المهمة، نذهب إلى أنقاض غييا برايم. تتحرك بجرأة في الاتجاه حيث تؤدي اللعبة إلى أن نصل إلى هذا المكان:
لا تحاول القفز من هذا الشعاع لأسفل! هنا نحتاج إلى الانتقال إلى اليسار. هناك سنرى تعميقا صغيرا في الصخرة، نحتاج إلى الذهاب إلى هناك.
في الآونة الأخيرة، موضوع خلايا الوقود على الإطلاق على الشفاه. وليس من المستغرب، مع وصول هذه التكنولوجيا إلى عالم الإلكترونيات، اكتسبت ولادة جديدة. يمثل قادة العالم في مجال الإلكترونيات الدقيقة الساحرون النماذج الأولية لمنتجاتهم المستقبلية التي سيتم فيها دمج محطات الطاقة الصغيرة الخاصة بهم. يجب أن يضعف هذا على جانب واحد ملزمة الأجهزة المحمولة إلى "المقبس"، ومن ناحية أخرى، تمتد حياة عملهم المستقل.
بالإضافة إلى ذلك، يعتمد جزء من هذه على الإيثانول، وبالتالي فإن تطوير هذه التقنيات هو الاستخدام المباشر للمشروبات الكحولية - من خلالها عشر سنوات، سيتم بناء قوائم الانتظار من "iytishnikov" الموجودة في "الجرعة" التالية إلى الكمبيوتر المحمول الخاص بها.
لا يمكننا الابتعاد عن "حمى" خلايا الوقود التي غطت صناعة التكنولوجيا الفائقة، ودعنا نحاول معرفة ما هي الوحش هذه التكنولوجيا، والتي يجب أن تأكلها عندما يستحق توقع وصولها " ". في هذه المواد، سننظر إلى المسار الذي تم تمريره بواسطة خلايا الوقود منذ افتتاح هذه التكنولوجيا حتى اليوم. وكذلك محاولة تقييم احتمالات تنفيذها وتطويرها في المستقبل.
كيف كان
لأول مرة، فإن مبدأ جهاز خلايا الوقود الموصوفة في عام 1838، كريستيان شونبين (كريستيان فريدريش شونبين)، وعلى بعد عام واحد، نشرت "المجلة الفلسفية" مقالته حول هذا الموضوع. ومع ذلك، كانت هذه المسوحات النظرية فقط. شهدت أول خلية الوقود التمثيلية الضوء في عام 1843 في مختبر عالمة عالمة أصل سيدي ويليام غروف (ويليام روبرت جروف). عندما يتم إنشاؤه، يستخدم المخترع المواد المشابهة لتلك المستخدمة في بطاريات حمض الفوسفوريك الحديثة. بعد ذلك، تم تحسين عنصر الوقود في سير غروف من قبل توماس غروب (W. Thomas Grub). في عام 1955، تم استخدام هذا الكيميائي الذي عمل على الشركة الأسطورية العامة الكهربائية كمنتجعات كهربائية في غشاء تبادل أيون خلايا الوقود من البوليسترين البوليسترين. بعد ثلاث سنوات فقط، اقترح زميله في عمل Leonard Nidrach (Leonard Niedrach) التكنولوجيا المسرحية على غشاء البلاتين، يتحدث كحافز في عملية أكسدة الهيدروجين وامتصاص الأكسجين.
"الأب" عناصر الوقود المسيحية شونبين
شكلت هذه المبادئ أساس الجيل الجديد من خلايا الوقود، التي سميت باسم المبدعين وعناصرهم من "الخرافات غير النضاء". واصلت الجنرال الكهربائية في التطور في هذا الاتجاه، بمساعدة ناسا وعمليات الطيران الطائرات ماكدونيل، تم إنشاء أول خلية وقود تجارية. ووجهت التكنولوجيا الجديدة الانتباه إلى المحيط. وفي عام 1959، قدم البريطاني الفرنسي لحم الخنزير المقدد (Francis Thomas Bacon) عنصر وقود ثابتة بسعة 5 كيلو واط. تم ترخيصها لاحقا من قبل الأميركيين واستخدمت في مركبة فضائية ناسا في أنظمة التغذية ومياه الشرب. في نفس العام، بنى الأمريكي Ihrig American American (Harry Ihrig) الجرار الأول على خلايا الوقود (إجمالي الطاقة 15 كيلوواط). تم استخدام هيدروكسيد البوتاسيوم كالموارد في البطاريات، وتم استخدام الهيدروجين المضغوط والأكسجين كشفاء.
لأول مرة "على الدفق"، تم تسليم قضية خلايا الوقود الثابت لأغراض تجارية من قبل طاقة UTC، حيث تقدم أنظمة إمدادات الطاقة النسخ الاحتياطي للمستشفيات والجامعات والمراكز التجارية. هذه الشركة، التي هي قادة العالم في هذا المجال، لا تزال تنتج مثل هذه الحلول بسعة تصل إلى 200 كيلو واط. إنه المورد الرئيسي لخلايا الوقود لناسا. تم استخدام منتجاتها على نطاق واسع خلال برنامج Spollo Space ولا يزال عند الطلب كجزء من برنامج المكوك الفضائي. توفر الطاقة UTC أيضا عناصر الوقود "الاستهلاك الواسع" المستخدمة على نطاق واسع في المركبات. لأول مرة، تم إنشاء خلية وقود للوقود، والذي يسمح بالحصول على حدودي في درجات حرارة سلبية بسبب استخدام غشاء التبادل البروتون.
كيف تعمل
جرب الباحثون مواد مختلفة ككواشف. ومع ذلك، فإن المبادئ الأساسية لتشغيل خلايا الوقود، على الرغم من خصائص الأداء المختلفة بشكل كبير، تظل دون تغيير. أي خلية الوقود هي جهاز تحويل الطاقة الكهروكيميائية. وهي تنتج الكهرباء من كمية معينة من الوقود (من جانب الأنود) وكيل المؤكسد (من الجانب الكاثود). عائدات التفاعل في وجود بالكتروليت (مادة تحتوي على أيونات مجانية وتؤيد نفسها وسيلة موصلة كهربائيا). من حيث المبدأ، في أي جهاز من هذا القبيل، هناك كواشف معينة تدخلها ومنتجات رد فعلها المستمدة بعد تنفيذ رد الفعل الكهروكيميائي. يخدم المنحل بالكهرباء في هذه الحالة الوسيلة فقط للتفاعل في الكواشف ولا تتغير في خلية الوقود. بناء على هذا المخطط، يجب أن تعمل خلية الوقود المثالية لفترة طويلة حتى يكون هناك طلب مطلوب لتفاعل المادة.
هنا لا يمكنك الخلط بين عناصر الوقود مع البطاريات التقليدية. في الحالة الأولى، يتم استهلاك "وقود" معين لإنتاج الكهرباء، والذي يحتاج لاحقا إلى ملء مرة أخرى. في حالة العناصر الكهربائية، يتم تخزين الكهرباء في نظام كيميائي مغلق. في حالة البطاريات، يسمح العرض الحالي برد الفعل الكهروكيميائي العكسي وإرجاع الكواشف إلى الحالة الأولية (I.E.E. مجموعات مختلفة من الوقود والأكسدة ممكنة. على سبيل المثال، يتم استخدام الهيدروجين والأكسجين (وكيل مؤكسد) في خلية وقود الهيدروجين في خلية وقود الهيدروجين. في كثير من الأحيان، يتم استخدام بيكربونات والكحول كوقود، وتستخدم الهواء والكلور والكلور ثاني أكسيد كأكسسيون.
تفاعل التحلل الكيميائي، الذي يمر في خلية الوقود، يقرع الإلكترونات والبروتونات من الوقود، وتشكل الإلكترونات المتحركة التيار الكهربائي. عادة ما يستخدم دور الحفاز الذي يسرع التفاعل في خلايا الوقود البلاتينية أو سبائكه. تقوم عملية حفازة أخرى بإرجاع الإلكترونات، حيث تجمع بينها بالبروتونات وكيل المؤكسد، مما يؤدي إلى منتجات رد الفعل (الانبعاثات). كقاعدة عامة، هذه الانبعاثات هي مواد بسيطة: الماء وثاني أكسيد الكربون.
في خلية الوقود التقليدية مع غشاء بروتون تبادل (PEMFC)، يشارك غشاء البوليمر البروتوكول البروتون على جانب الأنود والكاثود. من جانب الكاثود، ينتشر الهيدروجين على محفز الأنود، حيث يتم إصدار الإلكترونات والبروتونات منه. ثم تمر البروتونات في الغشاء إلى الكاثود، والإلكترونات غير القادرة على متابعة البروتونات (الغشاء معزول كهربائيا)، يتم إرسالها على طول دائرة التحميل الخارجية (نظام امدادات الطاقة). على جانب المحفز الكاثود، يصل الأكسجين إلى البروتونات التي مرت عبر الغشاء والإلكترونات التي تدخل دائرة الحمل الخارجية. نتيجة لهذا التفاعل، يتم الحصول على المياه (كزوج أو سائل). على سبيل المثال، منتجات التفاعل في خلايا الوقود التي تستخدم وقود الهيدروكربون (ميثانول وقود الديزل) ثاني أكسيد الماء والكربون.
تعاني خلايا الوقود في جميع الأنواع تقريبا من الخسائر الكهربائية الناجمة عن المقاومة الطبيعية لجهات الاتصال وعناصر خلية الوقود، والجهد الكهربائي (الطاقة الإضافية اللازمة للتفاعل الأولي). في بعض الحالات، ليس من الممكن تجنب هذه الخسائر بالكامل وأحيانا "الغنم لا يستحق كل هذا العناء"، ولكن في معظم الأحيان يمكن تقليلها إلى الحد الأدنى المسموح به. هناك خيار لحل هذه المشكلة هو استخدام مجموعات من هذه الأجهزة التي يمكن فيها توصيل خلايا الوقود، اعتمادا على متطلبات نظام تزويد الطاقة، بالتوازي (تيار أكبر) أو بالتتابع (المزيد من الجهد).
أنواع خلايا الوقود
ومع ذلك، فإن أنواع خلايا الوقود هي مجموعة رائعة، وسنحاول البقاء لفترة وجيزة على الأكثر شيوعا منها.
عناصر الوقود القلوية (AFC)
إن خلايا الوقود القلوية أو القلوية، والتي تسمى أيضا عناصر بديلة تكريما لأبيه البريطاني، هي واحدة من أكثر تقنيات خلية الوقود التي تم تطويرها. كانت هذه الأجهزة التي ساعدت الشخص على الخطوة على القمر. بشكل عام، تستخدم ناسا خلايا الوقود من هذا النوع من منتصف الستينيات من القرن الماضي. تستهلك AFC الهيدروجين والأكسجين النقي، وإنتاج مياه الشرب والحرارة والكهرباء. من نواح كثيرة، بسبب حقيقة أن هذه التكنولوجيا تعمل تماما، لديها واحدة من أعلى مؤشرات الأداء بين هذه الأنظمة (حوالي 70٪ من الإمكانات).
ومع ذلك، فإن هذه التكنولوجيا لها عيوبها. بسبب تفاصيل الاستخدام كمنتجات كهربائية لمادة قلوية سائلة، والتي لا تمنع ثاني أكسيد الكربون، من الممكن الانضمام إلى هيدروكسيد البوتاسيوم (أحد متغيرات بالكهارل المستخدمة) مع هذا المكون من الهواء العادي. نتيجة لذلك، يمكن الحصول على اتصال سام من كربوناد البوتاسيوم. لتجنب ذلك، من الضروري استخدام إما الأكسجين النقي، أو إنتاج تنقية الهواء من ثاني أكسيد الكربون. بطبيعة الحال، فإنه يؤثر على تكلفة هذه الأجهزة. ومع ذلك، على الرغم من هذا، فإن AFC هي أرخص عناصر الوقود المتاحة اليوم.
عناصر الوقود Borohydride مستقيم (DBFC)
يستخدم هذا النوع الفرعي من خلايا الوقود القلوية Borohydride الصوديوم كوقود. ومع ذلك، على عكس الاتحاد الآسيوي المعتادة على الهيدروجين، فإن هذه التكنولوجيا لديها ميزة واحدة مهمة - عدم وجود خطر من الحصول على مركبات سامة بعد الاتصال بثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، فإن نتاج رد فعله هو مادة الحبوب، وتستخدم على نطاق واسع في المنظفات والصابون. البورا لا سامة نسبيا.
يمكن إجراء DBFC أرخص من خلايا الوقود التقليدية، لأنها لا تتطلب حوافز البلاتين باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك، لديهم كثافة طاقة أكبر. تشير التقديرات إلى أن إنتاج كيلوغرام من Borohydride الصوديوم يكلف 50 دولارا، ولكن إذا قمت بتنظيم إنتاجها الشامل وتأسيس إعادة تدوير البوراكس، فيمكن تخفيض هذا الشريط بنسبة 50 مرة.
خلايا الوقود على الهيدريدرات المعدنية (MHFC)
تتم دراسة هذه الفئة الفرعية لعناصر الوقود القلوية بنشاط. ميزة هذه الأجهزة هي القدرة على تخزين الهيدروجين كيميائيا داخل خلية الوقود. تتمتع خلية الوقود Borohydride المستقيمة بنفس القدرة، ولكن على النقيض من ذلك، تمتلئ MHFC الهيدروجين النقي.
من بين الخصائص المميزة من خلايا الوقود هذه، يمكن تمييز ما يلي:
على الرغم من حقيقة أن العديد من الشركات تعمل على إنشاء كتلة MHFC قد تكون كفاءة النماذج الأولية ليست مرتفعة مقارنة بالتكنولوجيات المتنافسة. واحدة من أفضل مؤشرات الكثافة الحالية لهذه الخلايا الوقود هي 250 مللي ميلي ميمير لكل سنتيمتر مربعة، في حين توفر عناصر الوقود القياسية التقليدية في PEMFC الكثافة الحالية من 1 أمبير لكل سنتيمتر مربع.
خلايا الوقود الكهربائي بالكهرباء (EGFC)
يمر التفاعل الكيميائي في EGFC بمشاركة هيدروكسيد البوتاسيوم والأكسجين. هذا يخلق تيار كهربائي بين الأنود الرصاص والكاثود مطلي بالذهب. يتناسب الجهد الصادر عن خلية الوقود الكهربائي للوقود الكهروميون مباشرة مع كمية الأكسجين. هذه الميزة المسموح بها EGFC للعثور على استخدام واسع النطاق كجهاز لفحص تركيزات الأكسجين في الغوص والمعدات الطبية. ولكن من المقرر أن يكون هذا الاعتماد في خلايا الوقود على هيدروكسيد البوتاسيوم، فترة محدودة للغاية من التشغيل الفعال (في حين أن تركيز الأكسجين كبير).
تتوفر تركيزات الأكسجين المعتمدة الأولى على EGFC بشكل كبير في عام 2005، لكنها لم تصل إلى شعبية كبيرة. بعد عامين، كان نموذج تعديل كبير أكثر نجاحا وحتى تلقى جائزة "الابتكار" في معرض غواص متخصص في فلوريدا. هذه تستخدم حاليا من قبل منظمات مثل NOAA (الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي) و DDRC (مركز أبحاث أمراض الغوص).
خلايا الوقود المباشرة على حمض الفورميك (DFAFC)
هذه خلايا الوقود هي نوع فرعي من أجهزة PEMFC ذات موجز مباشر من حمض الفورميك. بفضل ميزاتها المحددة، تحتوي خلايا الوقود هذه على فرص كبيرة في المستقبل لتصبح الوسيلة الرئيسية لتغذية مثل هذه الالكترونيات المحمولة، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة، إلخ.
مثل الميثانول، تغذي حمض الفورميك مباشرة إلى خلية الوقود دون مرحلة خاصة من التنقية. تخزين هذه المادة أكثر أمانا أيضا من، على سبيل المثال، الهيدروجين، إلى جانب ذلك، ليس من الضروري ضمان أي شروط تخزين محددة: حمض الفورميك هو سائل في درجة الحرارة العادية. علاوة على ذلك، فإن هذه التكنولوجيا لديها مزايا لا يمكن إنكارها على خلايا وقود الميثانول المستقيمة. أولا، على النقيض من الميثانول، لا يهدأ حمض الفورميك من خلال الغشاء. لذلك، يجب أن تكون فعالية DFAFC بحكم تعريفها أعلى. ثانيا، في حالة الاكتئاب، فإن حمض الفورميك ليس خطيرا جدا (يمكن للميثانول أن يسبب العمى، ومع جرعة قوية وموت).
ما هو مثير للاهتمام، حتى وقت قريب، لم يعتبر الكثير من العلماء هذه التكنولوجيا مستقبل عملي. السبب الذي دفع الباحثين لسنوات عديدة إلى "وضع الصليب" على حمض الفورميك هو الجهد الزائد الكهروكيميائي العالي، مما أدى إلى خسائر كهربائية كبيرة. لكن نتائج التجارب الحديثة أظهرت أن السبب وراء عدم الكفاءة كان في استخدام البلاتين كحافز، مما استخدم تقليديا على نطاق واسع لهذه الأغراض في خلايا الوقود. بعد أن أجرت العلماء من جامعة إلينوي عددا من التجارب مع مواد أخرى، اتضح أنه في حالة استخدام Palladium كحافز، فإن إنتاجية DFAFC أعلى من خلايا وقود الميثانول المباشرة المكافئة المكافئة. حاليا، لدى الشركة الأمريكية Tekion حقوقا لهذه التكنولوجيا، والتي تقدم خطا من منتجات Power Power Power الخاصة بها لأجهزة الإلكترونيات الدقيقة. هذا النظام هو "دوبلكس" يتكون من بطارية وخلية الوقود الفعلية. بعد كاشف الكاشف في الخرطوشة، يتم تجفيف البطارية، يقوم المستخدم ببساطة بتغييره إلى واحد جديد. وبالتالي، يصبح مستقلا تماما عن "المقبس". وفقا لوعود الشركة المصنعة، سيتضاعف الوقت بين الرسوم عند أن تكلف التكنولوجيا بطاريات أكثر تكلفة فقط 10-15٪. يمكن أن تكون العقبة الخطيرة الوحيدة على طريق هذه التكنولوجيا هي حقيقة أنها تؤيد شركة متوسط \u200b\u200bاليد، وهي ببساطة "ملء" المنافسين على نطاق أوسع، تمثل تقنياتها التي يمكن أن تتخلى حتى التخلي عن DFAFC لعدد المعلمات.
عناصر الوقود الميثانول المباشر (DMFC)
هذه الخلايا الوقود هي سلانات فرعية للأجهزة التي تحتوي على غشاء تبادل البروتون. يستخدمون الميثانول تعبئوا في خلية الوقود دون مزيد من التطهير. في الوقت نفسه، فإن كحول الميثيل أسهل كثيرا في المتجر ولا ينفجر (على الرغم من أن الوقود ويمكن أن يسبب العمى). في الوقت نفسه، ميثانول، حاوية الطاقة أعلى بكثير من الهيدروجين المضغوط.
ومع ذلك، نظرا لحقيقة أن الميثانول قادر على التسرب من خلال الغشاء، فإن فعالية DMFC من أجل كميات كبيرة من الوقود صغير. وعلى الرغم من ذلك لهذا السبب أنها ليست مناسبة للنقل والمنشآت الكبيرة، فإن هذه الأجهزة مثالية لدور استبدال البطاريات على الأجهزة المحمولة.
خلايا الوقود على الميثانول المعالجة (RMFC)
تختلف خلايا الوقود على الميثانول المعالج من DMFC فقط بحقيقة أن يتم تحويلها إلى ثاني أكسيد الهيدروجين والكربون في مرحلة إنتاج الكهرباء السابقة. يحدث هذا في جهاز خاص يسمى معالج الوقود. بعد هذه الخطوة الأولية (يتم تنفيذ التفاعل في درجات حرارة أعلى من 250 درجة مئوية)، خطوات الهيدروجين في رد فعل الأكسدة، ونتيجة لذلك يتم تشكيل المياه والكهرباء المنتجة.
يرجع استخدام الميثانول في RMFC إلى حقيقة أنه حامل الهيدروجين الطبيعي، وفي درجة حرارة منخفضة إلى حد ما (مقارنة بالمواد الأخرى) يمكن أن تتحلل على الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. لذلك، هذه التكنولوجيا أكثر إنجازا من DMFC. تسمح خلايا الوقود على الميثانول المعالجة بتحقيق كفاءة أكبر، وصداقها وتشغيلها في درجات حرارة أقل من الصفر.
خلايا الوقود الإيثانول المباشر (TEVC)
ممثل آخر لفئة خلايا الوقود مع مصبغة تبادل البروتون. نظرا لأنه يتبع من الاسم، يدخل الإيثانول خلية الوقود من خلال تمرير مرحلة تنقية إضافية أو تحلل إضافية إلى مواد أبسط. أول زائد من هذه الأجهزة هو استخدام الكحول الإيثيلي بدلا من الميثانول السام. هذا يعني أنك لا تحتاج إلى استثمار مبلغ ضخم من المال في إنشاء هذا الوقود.
تكثافة الطاقة في الكحول أعلى بنسبة 30٪ تقريبا من ميثانول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن الحصول عليها بكميات كبيرة من الكتلة الحيوية. من أجل تقليل تكلفة عناصر الوقود على الإيثانول، يتم تطوير البحث عن المواد المحفز البديلة بنشاط. البلاتين، المستخدمة تقليديا في خلايا الوقود لهذه الأغراض، طريقا للغاية وعقبة كبيرة أمام مقدمة الكتلة لهذه التقنيات. يمكن أن يكون الحل لهذه المشكلة محفزات من مزيج من الحديد والنحاس والنيكل، مما يدل على نتائج رائعة في أنظمة تجريبية.
عناصر الوقود بالزنك (ZAFC)
ZAFC لإنتاج الطاقة الكهربائية تستخدم أكسدة الزنك مع الأكسجين من الهواء. هذه العناصر الوقود غير مكلفة في الإنتاج وتوفر كثافة طاقة عالية بما فيه الكفاية. حاليا، يتم استخدامها في السمع والسيارات الكهربائية التجريبية.
الأنود عبارة عن مزيج من جزيئات الزنك مع بالكتروليت، ومن المياه الجانبية الكاثودة والأكسجين من الهواء، والتي تتفاعل مع بعضها البعض وتشكل هيدروكسيل (جزيءها عبارة عن ذرة الأكسجين وذرة الهيدروجين، يوجد بينها تساهمي سند مالي). نتيجة لتفاعل هيدروكسيل مع خليط الزنك، يتم إصدار الإلكترونات التي تذهب إلى الكاثود. الحد الأقصى للجهد الذي يصدره خلايا الوقود هذه هو 1.65 فولت، ولكن، كقاعدة عامة، يتم تقليلها بشكل مصطنع إلى 1.4-1.35 V، والحد من الوصول الجوي إلى النظام. المنتجات المحدودة لهذا التفاعل الكهروكيميائي هي أكسيد الزنك والماء.
من الممكن استخدام هذه التكنولوجيا، سواء في البطاريات (دون إعادة الشحن) وفي خلايا الوقود. في الحالة الأخيرة، يتم تنظيف الكاميرا من جانب الأنود ومليئة لصق الزنك حديثا. بشكل عام، أثبتت تقنية ZAFC أنفسها بطاريات بسيطة وموثوقة. بالإضافة إلى ذلك، لا جدال فيها هي القدرة على التحكم في رد الفعل فقط عن طريق ضبط إمدادات الهواء على خلية الوقود. يرى العديد من الباحثين خلايا الوقود بالدور الزنك كمستقبل مصدر الطاقة الرئيسي للمركبات الكهربائية.
عناصر الوقود الميكروبي (MFC)
إن فكرة استخدام البكتيريا لصالح البشرية ليست نوفا، على الرغم من تنفيذ هذه الأفكار في الحياة مؤخرا مؤخرا مؤخرا. حاليا، مسألة الاستخدام التجاري للتكنولوجيات الحيوية لإنتاج المنتجات المختلفة (على سبيل المثال، إنتاج الهيدروجين من الكتلة الحيوية)، تحييد المواد الضارة وإنتاج الكهرباء مدرجة بنشاط. خلايا الوقود الميكروبي، لا تزال مشار إليها باسم البيولوجية، هي نظام كهروكيميائي بيولوجي يولد تيار كهربائي بسبب استخدام البكتيريا. تستند هذه التكنولوجيا إلى تهدئة (تحلل جزيء معقد إلى طاقة أبسط) من هذه المواد مثل الجلوكوز، خلات (الملح الخلوي)، باتيرات (ملح حمض النفط) أو مياه الصرف الصحي. نظرا لأكسدةهم، يتم إصدار الإلكترونات، التي يتم إرسالها إلى الأنود، وبعد ذلك يدخل التيار الكهربائي الذي تم إجراؤه الكاثود.
في مثل هذه العناصر الوقود، عادة ما يتم استخدام الوسطاء الذين يحسنون من عدم إمكانية الإلكترونات. المشكلة هي أن المواد التي تلعب أدوار الوسطاء والطرق والسامة. ومع ذلك، في حالة استخدام البكتيريا النشطة الكهروكيميائية، تختفي الحاجة إلى الوسيط. مثل "بدون الوسيط" بدأت خلايا الوقود الميكروبية في خلق مؤخرا مؤخرا وبالتالي، وليس كل خصائصها مدروسة جيدا.
على الرغم من العقبات التي لا يزال يتعين عليها التغلب عليها، فإن هذه التكنولوجيا لديها إمكانات هائلة. أولا، لا يجد "الوقود" أي عمل خاص. وعلاوة على ذلك، اليوم مسألة معالجة مياه الصرف الصحي واستخدام العديد من النفايات شديدة للغاية. استخدام هذه التكنولوجيا يمكن أن يحل كل من هذه المشاكل. ثانيا، من الناحية النظرية، يمكن أن تكون فعاليته مرتفعة للغاية. المشكلة الرئيسية لمهندسين خلايا الوقود الميكروبية هي، وأهم عنصر هذا الجهاز، الميكروبات. وحتى الآن أخصائيي الأحياء الدقيقة الذين يتلقون العديد من المنح للعديد من المنح البحث، وتناول الطعام، وفرك كتاب الخيال العلمي أيضا أيديهم، ويتوقعون نجاح الكتب المكرسة لعواقب "الخروج إلى ضوء" الكائنات الحية الدقيقة غير الصحيحة. بطبيعة الحال، فإن المخاطرة لإظهار شيء "مهضوم" لن يكون له أي نفايات ضرورية فقط، ولكن هناك شيء مهم، هناك. لذلك، من حيث المبدأ، كما هو الحال في أي التكنولوجيا الحيوية الجديدة، يرتبط الناس بفكرة حمل صندوق في جيبه، من جانب البكتيريا، بحذر.
طلب
نباتات الطاقة المنزلية والصناعية
تستخدم خلايا الوقود على نطاق واسع كمصادر للطاقة في جميع أنواع أنظمة الحكم الذاتي، مثل سفن الفضاء ومحطات الطقس عن بعد والأجسام العسكرية وما إلى ذلك. الميزة الرئيسية لمثل هذا نظام إمدادات الطاقة مرتفعة للغاية مقارنة بموثوقية التقنيات الأخرى. نظرا لعدم وجود أجزاء متنقلة وأي آليات في خلايا الوقود، يمكن أن تصل موثوقية أنظمة إمدادات الطاقة إلى 99.99٪. بالإضافة إلى ذلك، في حالة استخدام الهيدروجين، يمكن تحقيق وزن صغير للغاية ككاشف، وهو في حالة المعدات الفضائية، هو أحد أهم المعايير.
في الآونة الأخيرة، يتم توزيع المنشآت الكهربائية المجمعة بشكل متزايد، وتستخدم على نطاق واسع في المباني والمكاتب السكنية. خصوصية هذه النظم هي أنها تنتج باستمرار الكهرباء، والتي لم تكن مستهلكة على الفور، يتم استخدامها لتسخين المياه والهواء. على الرغم من حقيقة أن الكفاءة الكهربائية لهذه المنشآت هي 15-20٪ فقط، فإن هذا العيب يعوض عن حقيقة أن الكهرباء غير المستخدمة تذهب إلى الإنتاج الحراري. بشكل عام، فإن كفاءة استخدام الطاقة لهذه الأنظمة المشتركة حوالي 80٪. واحدة من أفضل الكواشف لمثل هذه الخلايا الوقود هي حمض الفوسفات. توفر هذه المنشآت كفاءة استخدام الطاقة بنسبة 90٪ (35-50٪ من الكهرباء وبقية طاقة الحرارة).
المواصلات
تستخدم أنظمة الطاقة بناء على خلايا الوقود على نطاق واسع عند النقل. من خلال الكلمة، كان الألمان أحد أول من تثبيت خلايا الوقود على المركبات. لذلك أول قارب تجاري في العالم، مجهز بمثل هذا الإعداد، منذ ثماني سنوات. تنهار هذه السفينة الصغيرة "هيدرا" ومصممة لنقل ما يصل إلى 22 راكبا بالقرب من العاصمة السابقة لألمانيا في يونيو 2000. يظهر الهيدروجين ككواشف الطاقة (خلية الوقود القلوية). من خلال استخدام خلايا الوقود الكين (القلوية)، فإن التثبيت قادر على إنتاج التيار عند درجات حرارة تصل إلى -10 درجة مئوية وليس "خوفا من" المياه المالحة ". قارب "Hydra"، مدفوعة بمحرك كهربائي بسعة 5 كيلو واط، قادر على تطوير سرعة تصل إلى 6 عقد (حوالي 12 كم / ساعة).
قارب "هيدرا"
تم الحصول على توزيع أكبر بكثير خلايا الوقود (خاصة على الهيدروجين) على النقل الأرضي. بشكل عام، تم استخدام الهيدروجين بالفعل لفترة طويلة مثل الوقود لمحركات السيارات، وبمنف المبدأ، يتم تحويل محرك الاحتراق الداخلي المعتاد إلى حد ما لاستخدام هذا النوع البديل للوقود. ومع ذلك، فإن الحرق التقليدي للهيدروجين أقل كفاءة من إنتاج الكهرباء من خلال إجراء تفاعل كيميائي بين الهيدروجين والأكسجين. ومنطقته بشكل مثالي، هيدروجين في حالة استخدامه في خلايا الوقود، سيكون آمنا للغاية بالنسبة للطبيعة أو كما يقولون "ودود للبيئة"، نظرا لعملية التفاعل الكيميائي أو ثاني أكسيد الكربون أو المواد الأخرى التي يموت "تأثير الدفيئة" لا تتميز.
صحيح هنا، كما هو متوقع، هناك عدة كبيرة "ولكن". والحقيقة هي أن العديد من تقنيات إنتاج الهيدروجين من الموارد غير المتجددة (الغاز الطبيعي والفحم والمنتجات البترولية) ليست غير ضارة للبيئة، حيث تتميز كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في عمليةهم. من الناحية النظرية، إذا كنت تستخدم الموارد المتجددة للحصول عليها، فلن تكون الانبعاثات الضارة على الإطلاق. ومع ذلك، في هذه الحالة، تتزايد التكلفة بشكل كبير. وفقا للعديد من الخبراء، لهذه الأسباب، فإن إمكانات الهيدروجين، كبديل للبنزين أو الغاز الطبيعي محدود للغاية. بالفعل، هناك بدائل أقل تكلفة، وعلى الأرجح، لا يمكن أن تصبح خلايا الوقود في العنصر الأول من الجدول الدوري ظاهرة ضخمة على المركبات.
يقوم مصنعي السيارات بتجربة الهيدروجين بنشاط تماما كمصدر للطاقة. والسبب الرئيسي لهذا هو الموضع الصلب بما يكفي للاتحاد الأوروبي ضد الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي. تم إدخال القيود المخصصة بشكل متزايد بشكل متزايد في أوروبا ودييملر AG و FIAT و FORD MOTERS على رؤيتها لخلايا الوقود في المستقبل في سيارة بناء، تجهيز نماذجها الأساسية بمحطات الطاقة هذه. يقوم Volkswagen Europe Europe Auto Volkswagen حاليا بإعداد سيارته في خلايا الوقود. الشركات اليابانية والكورية الجنوبية لا تتخلف وراءها. ومع ذلك، لم يضع الجميع على هذه التكنولوجيا. يفضل الكثيرون تعديل محركات الاحتراق الداخلي أو دمجها مع المحركات الكهربائية التي تعمل من البطاريات. في هذا المسار، ذهبت تويوتا، مازدا وسيارات بي أم بو. أما بالنسبة للشركات الأمريكية، بالإضافة إلى فورد مع نموذج التركيز، العديد من السيارات في عناصر الوقود المقدمة والمحركات العامة. كل هذه التعهدات تشجع بنشاط من العديد من الدول. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة، هناك قانون، وفقا للسيارة الهجينة الجديدة المعفاة من الضرائب، والتي يمكن أن تكون مبلغا رائعا تماما، لأن هذه السيارات أكثر تكلفة من زملائهن من النساء مع محركات الاحتراق الداخلي التقليدية. وبالتالي، يصبح الهجينة كشراء أكثر جاذبية. صحيح، في حين أن هذا القانون يتعلق فقط النماذج التي تذهب إلى السوق حتى يتم الوصول إلى مستوى المبيعات في 60،000 سيارة، وبعد ذلك يتم إلغاء الفوائد تلقائيا.
إلكترونيات
منذ وقت ليس ببعيد، بدأت عناصر الوقود في العثور على أكثر وأكثر استخداما في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة وغيرها من الأجهزة الإلكترونية المحمولة. كان السبب وراء ذلك الزوج المتزايد بسرعة مخصصة لعمل مستقل طويل الأجل للأجهزة. نتيجة لاستخدام هواتف الشاشة الكبيرة التي تعمل باللمس، الصوت القوي وتنفيذ دعم Wi-Fi، Bluetooth وغيرها من بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية عالية التردد، قد تغيرت سعة البطارية. وعلى الرغم من أن المتراكمين من أوقات الهواتف المحمولة الأولى تدخلوا إلى الأمام، من وجهة نظر القدرات والانحناء (خلاف ذلك، لن يسمح للمشجعين بالملاعب بهذا السلاح مع وظيفة الاتصال)، لا يزالون لا يفعلون ذلك يهتم بتصغير الدوائر الإلكترونية، ولا بالنسبة لمصنعي الرغبة بتضمين المزيد من المهام في منتجاتهم. عيب مهم آخر للبطاريات الحالية هو وقت الشحن الطويل. كل شيء يؤدي إلى حقيقة أن أكبر قدرات أو مشغل وسائط متعددة جيب، مصممة لزيادة استقلال مالكها (الإنترنت اللاسلكي وأنظمة الملاحة، وما إلى ذلك)، وخاصة معتمدة على "المقبس" لتصبح هذا الجهاز.
حول أجهزة الكمبيوتر المحمولة، أقل اقتصادا بكثير في الأحجام القصوى، وليس هناك ما يقوله. منذ وقت طويل منذ فترة طويلة تم تشكيل مكانة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة الفائقة، عموما غير مخصصة للعمل المستقل، إذا لم تعتبر هذا التحويل من مكتب إلى آخر. وحتى أن معظم الممثلين الاقتصاديين في عالم الكمبيوتر المحمول بصعوبة يمكن أن توفر أعمالا بدوام كامل للعمل المستقل. لذلك، مسألة العثور على بديل للبطاريات القابلة لإعادة الشحن التقليدية، والتي لن تكون أكثر تكلفة، ولكن بكثير بكثير، فهي حادة للغاية. واتخركت قرار هذه المشكلة مؤخرا في ممثلين في الصناعة الرائدة. منذ وقت ليس ببعيد، تم تقديم خلايا الوقود التجارية على الميثانول، التي يمكن أن تبدأ إمداداتها الجماعية العام المقبل.
سقط اختيار الباحثين على الميثانول، وليس إلى الهيدروجين، لسبب ما. متجر الميثانول أبسط بكثير، لأنه لا تحتاج إلى خلق ضغط عال أو توفير نظام درجة حرارة خاصة. الكحول الميثيل هو سائل في درجات حرارة من -97.0 درجة مئوية إلى 64.7 درجة مئوية في هذه الحالة، فإن الطاقة المحددة الواردة في حجم الميثانول N نوك هي أمر أكبر من حجم الهيدروجين نفسه تحت ضغط مرتفع. تعني تقنية خلية وقود الميثانول المباشرة، المستخدمة على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية المتنقلة، استخدام كحول الميثيل بعد ملء بسيط لسعة خلية الوقود متجاوزة إجراء التحويل الحفاز (وبالتالي اسم "الميثانول المباشر"). إنها أيضا ميزة جادة لهذه التكنولوجيا.
ومع ذلك، لأنه كان يستحق أن نتوقع، وتم العثور على كل هذه المزايا من ناقصها، والتي تقتصر بشكل كبير نطاق استخدامها. نظرا لحقيقة أن كل التكنولوجيا نفسها لا تزال غير كاملة، فإن مشكلة انخفاض كفاءة خلايا الوقود الناجمة عن "تسرب" الميثانول من خلال المواد الغشائية لا تحل محلها. بالإضافة إلى ذلك، ليس لديهم خصائص ديناميكية رائعة. من الصعب حلها وماذا تفعل مع ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنود. أجهزة DMFC الحديثة غير قادرة على إنتاج طاقة أكبر، ولكن لديها طاقة عالية الطاقة لحجم صغير من المادة. هذا يعني أنه على الرغم من وجود الكثير من الطاقة حتى الآن، إلا أن عناصر وقود الميثانول المباشرة يمكن أن تنتجها لفترة طويلة. هذا لا يسمح لهم بسبب انخفاض الطاقة للعثور على الاستخدام المباشر في المركبات، ولكنه يجعلها حلا مثاليا تقريبا للأجهزة المحمولة، والتي تكون عمر البطارية أمرا بالغ الأهمية.
الاتجاهات الحديثة
على الرغم من أن خلايا الوقود للمركبات المنتجة لفترة طويلة، إلا أن هذه الحلول حتى الآن لم تصبح هائلة. هناك الكثير من الأسباب لذلك. والذين الرئيسيون هم عدم ملاءمة اقتصادية وإحصاءات الشركات المصنعة لتقديم إصدار وقود مقبول إلى الدفق. محاولات إجبار العملية الطبيعية للانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة، كما كان من المتوقع أن تؤدي إلى أي شيء جيد. بالطبع، فإن سبب الارتفاع الحاد في أسعار المنتجات الزراعية ليس بالأحرى أنه بدأ بشكل كبير في التحول في الوقود الحيوي، ولكن في حقيقة أن العديد من البلدان في إفريقيا وآسيا ليست قادرة على إنتاج منتجات كافية حتى للقاء الطلب الداخلي للمنتجات.
من الواضح أن رفض استخدام الوقود الحيوي لن يؤدي إلى تحسن كبير في السوق في السوق الغذائية العالمية، والعكس بالعكس - يمكن أن يضرب المزارعون الأوروبيون والأمريكيون، لأول مرة منذ سنوات عديدة تلقوا الفرصة لكسب الخير. ولكن من المستحيل الشطب من الفواتير والجانب الأخلاقي لهذه المسألة هو التزود بالوقود القبيح "الخبز" في الدبابات عندما يتضورون الملايين من الناس. لذلك، على وجه الخصوص، سيكون السياسيون الأوروبيون الآن أكثر ارتداءا متعلقة بالتكنولوجيا الحيوية، التي أكدت بالفعل مراجعة الاستراتيجية المتعلقة بالانتقال في مصادر الطاقة المتجددة.
في هذه الحالة، يجب أن يكون الإلكترونيات الدقيقة هو النطاق الأكثر واعدة لخلايا الوقود. من هنا أن تكون عناصر الوقود أكبر فرص لكسبها. أولا، الأشخاص الذين يكتسبون الهواتف المحمولة أكثر استعدادا للتجارب أكثر من ذلك، دعنا نقول مشتري السيارات. وثانيا، إنها مستعدة لقضاء الأموال وعادة ما لا تمانع في "إنقاذ العالم". يمكن تأكيد ذلك أن يخدم نجاح المطاردة من "بونو" الحمراء لاعب iPod Nano، وهو جزء من الأموال التي جاءت حسابات الصليب الأحمر منها.
"بونو" - أبل آي بود نانو
من بين النظرة الخاصة بهم إلى خلايا الوقود للإلكترونيات المحمولة كشركات، متخصصة سابقا في إنشاء خلايا الوقود، والآن ببساطة فتح نطاق جديد من استخدامها ومصنعي الإلكترونيات الدقيقة الرائدة. على سبيل المثال، قام مؤخرا، إعادة شراء MTI Micro، أعمالها لإنتاج خلايا وقود الميثانول للأجهزة الإلكترونية المتنقلة، والتي أعلنت أنه في عام 2009 سيبدأ إنتاجها الضخم. كما قدمت جهاز GPS الأول عن عناصر وقود الميثانول. وفقا لممثلي هذه الشركة، في المستقبل القريب سوف تستبدل منتجاتها بالكامل بطاريات الليثيوم الأيونثيوم التقليدية. صحيح، في البداية سيكونون صمت، ولكن هذه المشكلة ترافق أي تكنولوجيا جديدة.
بالنسبة للشركة، مثل Sony، أظهرت مؤخرا إصدار جهاز DMFC لجهاز نظام الوسائط المتعددة، هذه التقنيات في الجدة، لكنها تنوي بشكل خطير عدم الضياع في السوق الواعدة الجديدة. بدوره، ذهب حاد بشكل أكبر وبمساعدة النموذج الأولي لخلية الوقود التي قامت مؤخرا بتثبيت السجل العالمي لخزان الطاقة المحدد لسنتيمتر مكعب واحد من كحول الميثيل عند 0.3 W. ذهب الشركات المصنعة لهذه العناصر الوقود لتلبية حتى حكومات العديد من البلدان. لذا المطارات في الولايات المتحدة الأمريكية وكندا وبريطانيا العظمى واليابان والصين، بغض النظر عن سمية وتروق الميثانول، ألغيت القيود القابلة للتصرف سابقا على نقلها في مقصورة الطائرات. بالطبع، هذا يجوز فقط لخلايا الوقود المعتمدة بسعة لا تزيد عن 200 مل. ومع ذلك، فإن هذا مرة أخرى يؤكد الاهتمام بهذه التطورات من ليس فقط المتحمسين، ولكن أيضا الدول.
صحيح أن الشركات المصنعة لا تزال تحاول إعادة تأمين وتقديم خلايا الوقود بشكل أساسي كأنظمة طاقة احتياطية. إحدى هذه الحلول هي مزيج من خلية الوقود والبطارية: في حين أن هناك وقود، فإنه يفرض باستمرار البطارية، ومظهر كيفية انتهاء الأمر، يستبدل المستخدم ببساطة الخرطوشة الفارغة حاوية جديدة مع الميثانول. وجهة شعبية أخرى هي إنشاء شواحن على خلايا الوقود. يمكن استخدامها في الطريق. في الوقت نفسه، يمكنهم شحن البطاريات بسرعة كبيرة. بمعنى آخر، في المستقبل، قد يرتدي الجميع من هذا القبيل "المقبس" في جيبه. يمكن أن يكون هذا النهج ذا صلة بشكل خاص في حالة الهواتف المحمولة. بدوره، قد تكون أجهزة الكمبيوتر المحمولة في المستقبل المنظور لاكتساب خلايا الوقود المدمجة، والتي، وإذا لم تحل محل الشحن تماما من "المقبس"، فإنه على الأقل سيصبح بديلا جادا لذلك.
لذلك، وفقا لتوقع أكبر شركة كيميائية في ألمانيا BASF، أعلنت مؤخرا عن بداية البناء في اليابان، مركز تطوير عناصر الوقود، بحلول عام 2010 سيكون سوق هذه الأجهزة مليار دولار. في الوقت نفسه، يتوقع محللوه أن نمو سوق عناصر الوقود إلى 20 مليار دولار لعام 2020. بالمناسبة، في هذا المركز، تخطط BASF لتطوير خلايا الوقود للإلكترونيات المحمولة (خاصة أجهزة الكمبيوتر المحمولة) وأنظمة الطاقة الثابتة. لا يتم اختيار المكان المناسب لهذه المؤسسة بالصدفة التي ترى فيها الشركة الألمانية المشترين الرئيسيين لهذه التقنيات.
بدلا من السجن
بالطبع، انتظر من خلايا الوقود التي سيتم استبدالها بنظام إمدادات الطاقة الحالي، لا يستحق كل هذا العناء. في أي حال، في المستقبل المنظور. هذه عصا حول طرفين: محطات الطاقة المحمولة هي بالطبع أكثر كفاءة، نظرا لعدم وجود خسائر مرتبطة بتسليم الكهرباء إلى المستهلك، لكن الأمر يستحق النظر في أنه سيكون قادرا على أن يصبح منافسا جادا نظام إمدادات الطاقة المركزية فقط إذا تم إنشاء نظام إمدادات الوقود المركزي لهذه الإعدادات. أي أن "المقبس" في النهاية يجب أن يحل محل أنبوب معين يوفر الكواشف اللازمة لكل منزل وكل استخراج. وهذا ليس بالضبط الحرية والاستقلال من مصادر تيار خارجية، والتي تقول الشركة المصنعة لخلايا الوقود.
هذه الأجهزة لها ميزة لا جدال فيها في شكل سرعة الشحن - ببساطة تغيير الخرطوشة مع الميثانول (كحل أخير، وكأس جاك دانيال "ق) في الكاميرا، ومرة \u200b\u200bأخرى، والغموض على سلالم اللوفر. من ناحية أخرى، إذا، قل، سيتم شحن الهاتف المعتاد. على مدار ساعتين وسيتطلب إعادة شحن كل 2-3 أيام، من غير المرجح أن يباع البديل في شكل تغيير خرطوشة فقط في المتاجر المتخصصة، حتى مرة واحدة كل أسبوعين سوف كن ممتدا بذلك في الطلب من قبل مستخدم كبير. وبالطبع، في حين أن هذه مخفية في حاوية مقعد آمنة، فإن بضع مئات من ميليلير من الوقود سيصل إلى المستخدم النهائي، وسيتمكن سعرها من النمو جيدا. مع هذه الزيادة، سوف يكون من الممكن مكافحة حجم الإنتاج فقط، هل سيكون هذا النطاق في الطلب في السوق؟ وحتى يتم اختيار النوع الأمثل من الوقود، سيكون مشكلة عالية جدا.
من ناحية أخرى، يمكن أن يكون مزيج الشحن التقليدي من "المقبس" وخلايا الوقود وغيرها من أنظمة إمدادات الطاقة البديلة (على سبيل المثال، الألواح الشمسية) هو الحل لمشكلة تنويع مصادر الطاقة والانتقال إلى الأنواع البيئية. ومع ذلك، في مجموعة محددة من المنتجات الإلكترونية، يمكن أن تكون خلايا الوقود واسعة النطاق. تم تأكيد ذلك حقيقة أن الكنسي براءة اختراع مؤخرا خلايا الوقود الخاصة به للكاميرات الرقمية وأعرب عن استراتيجية مقدمة هذه التقنيات في قراراتها. بالنسبة للكمبيوتر المحمول، إذن، إذا كانت في المستقبل القريب وسوف تصل إلى خلايا الوقود، فمن المحتمل أن تكون مجرد نظام نسخ احتياطي. الآن، على سبيل المثال، نحن في الغالب فقط حول وحدات شحن خارجية متصلة بالإضافة إلى الكمبيوتر المحمول.
لكن هذه التقنيات لديها آفاق تنمية هائلة على المدى الطويل. على وجه الخصوص، في ضوء تهديد جوع النفط، والتي قد تحدث في العقود القليلة المقبلة. في ظل هذه الظروف، فهو أكثر أهمية، وليس حتى كيف ستكون الرخيصة إنتاج خلايا الوقود، ومقدار إنتاج الوقود الخاص بهم سيكون مستقلا عن صناعة البتروكيماويات ويمكن أن تغطي الحاجة إليها.
نيسان عنصر الوقود الهيدروجين
كل عام الالكترونيات المتنقلة تتحسن، وأصبح كل شيء انتشار وبأسعار معقولة: المساعد الرقمي الشخصي، أجهزة الكمبيوتر المحمولة، الأجهزة المحمولة والرقمية، إطارات الصور، إلخ. كلها تجدد جميعها مع ميزات جديدة، شاشات كبيرة، الاتصالات اللاسلكية، معالجات أقوى، مع انخفاض حجمها وبعد تكنولوجيا الغذاء، على عكس تكنولوجيا أشباه الموصلات، لا تذهب خطوات سبع سنوات.
لا توجد بطاريات وكافية من البطاريات لتشغيل إنجازات الصناعة، وبالتالي فإن مسألة المصادر البديلة حادة للغاية. خلايا الوقود هي حاليا الاتجاه الأكثر واعدة. كان مبدأ توسيط أعمالهم في عام 1839 من قبل ويليام العريس، والكهرباء الناتجة عن تغيير التحليل الكهربائي للمياه.
الفيديو: وثائقي، عناصر الوقود للنقل: الماضي، الحاضر، المستقبل
عناصر الوقود مثيرة للاهتمام لمصنعي السيارات، فهم مهتمون بهم ومبدعي الفضائيات. في عام 1965، تم اختبارها من قبل أمريكا على متن السفينة التي أطلقتها السفينة "Gemini-5"، وفي وقت لاحق على أبولو. يتم استثمار الملايين من الدولارات في دراسة خلايا الوقود واليوم، عندما تكون هناك مشاكل مرتبطة بالتلوث البيئي، مما يعزز شرائح غازات الدفيئة التي تشكلت أثناء احتراق الوقود العضوي، والاحتياطيات منها أيضا غير محدودة.
تعمل خلية الوقود، التي يشار إليها غالبا باسم المولد الكهروكيميائي، بالطريقة الموضحة أدناه.
كونها مثل البطاريات والبطاريات مع عنصر جلفاني، ولكن مع الاختلاف الذي يتم تخزين المواد النشطة فيه بشكل منفصل. يأتون إلى الأقطاب الكهربائية وهم يستخدمونها. يحترق القطب السلبي الوقود الطبيعي أو أي مادة منها التي تم الحصول عليها، والتي يمكن أن تكون غازية (الهيدروجين، على سبيل المثال، أول أكسيد الكربون) أو السائل مثل الكحول. في القطب الإيجابي، كقاعدة عامة، يتفاعل الأكسجين.
لكن بسيطة على شكل مبدأ التشغيل، في الواقع ليس من السهل التنفيذ.
فيديو: أعطال هيدروجين الوقود
لسوء الحظ، ليس لدينا صور كيف ينبغي أن يبدو عنصر الوقود هذا، والأمل في خيالك.
يمكن إجراء خلية الوقود منخفضة الطاقة حتى في مختبر المدرسة. من الضروري تخزين قناع الغاز القديم، عدة قطع من زجاج شبكي، القلويات وحل مائي من الكحول الإيثيلي (أبسط، الفودكا)، والتي ستكون بمثابة خلايا الوقود "قابلة للاحتراق".
بادئ ذي بدء، هناك حاجة إلى بدن لخلية الوقود، وهي أفضل من زجاج شبكي، سمك ما لا يقل عن خمسة ملليمترات. يمكن إجراء الأقسام الداخلية (داخل خمس قطعات) أرق بعض الشيء - 3 سم. لغراء زجاج شبكي، الغراء من هذا التركيب: في مائة غرام من الكلوروفورم أو Dichloroethan يذوب ستة غرامات من رقائق شبكي (نفذت بموجب استخراج).
في الجدار الخارجي، من الضروري الآن حفر حفرة من الضروري إدراجها من خلال قابس المطاط أنبوب زجاجي استنزاف يغطي قطرها 5-6 سنتيمتر.
يعلم الجميع أنه في طاولة Mendeleev في الزاوية اليسرى السفلى، هناك المعادن الأكثر نشاطا، والمعادن عالية النشاط في الطاولة في الزاوية اليمنى العليا، أي. تكثف القدرة على إعطاء الإلكترونات من أعلى إلى أسفل والحق في اليسار. العناصر التي يمكن أن تكون قادرة على إظهار أنفسها كمعادن أو المعادن في ظل ظروف معينة موجودة في وسط الجدول.
الآن في الفرع الثاني والرابع، بكميات كبيرة من قناع الغاز الكربون المنشط (بين القسم الأول والثاني، وكذلك الثالث والرابع)، مما يؤدي دور الأقطاب الكهربائية. من خلال الثقوب، لا يمكن سكب الفحم أنه يمكن وضعه في أنسجة الأنابيب (جوارب العناوين النسائية مناسبة). في
ستعمم في الغرفة الأولى في الغرفة الأولى، يجب أن يكون هناك مورد أوكسجين في الخامس. ستكون هناك بالكهرباء بين الأقطاب الكهربائية، وترتيبها لتكون قادرا على التعلم في غرفة الهواء، من الضروري قبل ملء الغرفة الرابعة للفحم بالكهرباء الجوية، لتشريبها مع حل البارافين في البنزين ( نسبة 2 جرام من البارافين على أرضية كوب من البنزين). من الضروري وضع طبقات الفحم (الضغط قليلا) لوحات النحاس التي يتم فيها لحام الأسلاك. من خلالها، سيتم تعيين الحالي من الأقطاب الكهربائية.
يبقى فقط لشحن العنصر. لذلك، تحتاج إلى الفودكا التي تحتاج إلى تخفيفها بالماء في 1: 1. ثم أضف بعناية ثلاثمائة وثلاثمائة و خمسون غراما من البوتاسيوم الكاوية. بالنسبة للكهرباء في 200 جرام من الماء، يتم حل 70 غراما من البوتاسيوم الكاوية.
خلية الوقود جاهزة لاختبارها.الآن تحتاج إلى صب في الغرفة الأولى - الوقود، وفي المنحل بالكهرباء الثالث. يجب أن تظهر الفولتميتر المرفقة بالأقطاب الكهربائية من 07 فولت إلى 0.9. لضمان عنصر التشغيل المستمر، تحتاج إلى إزالة الوقود المستهلك (دمج في الزجاج) وتصب واحدة جديدة (من خلال أنبوب المطاط). يتم ضبط معدل الأعلاف لضغط الأنبوب. هذا يبدو وكأنه تشغيل خلية الوقود، والقوة التي يتم فهمها بوضوح.
الفيديو: عنصر الوقود أو منزل البطارية الأبدية
بحيث تكون القدرة أكبر، انخرط العلماء منذ فترة طويلة في هذه المشكلة. على الصلب النشط، فإن التطور هو ميثانول وعناصر الوقود الإيثانول. لكن لسوء الحظ، حتى الآن لا توجد وسيلة لممارسة.
تختار خلية الوقود مصدرا بديلا للطاقة، لأن المنتج النهائي للاحتراق من الهيدروجين فيه هو الماء. المشكلة تتعلق فقط في العثور على طريقة غير مكلفة وفعالة لإنتاج الهيدروجين. لا يمكن للصناديق الضخمة المستثمرة في تطوير مولدات الهيدروجين وخلايا الوقود لا تحضر ثمارها، وبالتالي فإن الاختراق التكنولوجي واستخدامها الحقيقي في الحياة اليومية، فقط مسألة الوقت.
بالفعل Automotors الوحوش اليوم:"جنرال موتورز"، "هوندا"، "كايزر جاذبية"، "Ballard"، إظهار الحافلات والسيارات التي تعمل على خلايا الوقود التي تصل قوتها إلى 50KW. ولكن، لم يتم حل المشكلات المرتبطة بسلامتهم والموثوقية والتكلفة - بعد. كما ذكر، على النقيض من إمدادات الطاقة التقليدية - البطاريات والبطاريات، في هذه الحالة يتم توفير الوكيل المؤكسد والوقود من الخارج، وخلية الوقود ليست سوى وسيط في رد فعل احتراق الوقود وتحويل الطاقة المنبعثة إلى الكهرباء وبعد يحدث "الاحتراق" فقط إذا كان عنصر الحالي ينتقل إلى الحمل، مثل مولد كهربائي ديزل، ولكن بدون مولد وديزل، وكذلك بدون ضوضاء ودخان ومهاد درجة حرارة. في الوقت نفسه، تكون الكفاءة أعلى بكثير، حيث لا توجد آليات وسيطة.
فيديو: سيارة على خلية وقود الهيدروجين
يتم فرض آمال كبيرة على استخدام تكنولوجيا النانو والمناطق النانويةلنفترض أن مصغرة خلايا الوقود، مع زيادة سلطتها. كانت هناك تقارير تم إنشاؤها بمحفزات عالية الكفاءة، وكذلك تصميم خلايا الوقود التي لا تملك أغشية. فيها، إلى جانب وكيل مؤكسد، يتم توفير الوقود للعنصر (الميثان، على سبيل المثال). الحلول مثيرة للاهتمام، حيث يستخدم المؤكسد الأكسجين الذائما في الهواء المائي، وكما هو الوقود، الشوائب العضوية التي تتراكم في المياه الملوثة. هذه ما يسمى عناصر الوقود الحيوي.
عناصر الوقود، وفقا للخبراء، في السوق الشامل قد يتم إصدارها بالفعل في السنوات القادمة
ارسنال القديم إنها واحدة من المهام الجانبية في هورايزون صفر الفجر. يبدأ عند العثور على الأول عنصر الوقود، أو هوبر سر مع دروع من Ultrakani (TKACC SHIELD)وبعد لإنهاءه، تحتاج إلى العثور على جميع خلايا الوقود، وحل الألغاز في المخبأ والدروع. في هذا الدليل، سنظهر لك كيفية إنهاء السعي أفق أرسنال القديم صفر الفجر.
يقع Bunker with Armor على الجانب الشرقي من الخريطة في أنقاض جنوب غرب منطقة Ruskree وشمال غرب التاجر. يمكنك العثور عليها من خلال تسلق الصخور. أعلى القفز إلى أسفل إلى الحفرة، لا تخف، سيكون هناك ماء. إذا كنت قد اصطياد من قبل ألوان معدنيةثم تحتاج بالفعل إلى معرفة الموقع ارسنال القديموبعد هذا هو نفس المكان.
 |  |
سوف تحتاج إلى جمع 5 عناصر الوقودلتنشيط Gurlands وحل الألغاز. كلهم يقعون على طول مرور البعثات الرئيسية، باستثناء الأول. إذا فاتتك لأول مرة، يمكنك العودة إليهم لاحقا. يتم عرضها في شكل تصويري أخضر عندما تكون بالقرب، ويمكن العثور على كل شيء في المخابئ القديمة والأطلات.
عنصر الوقود رقم 1: يقع العنصر الأول في المخبأ في بداية اللعبة، حيث يجد Elau قناعه. لن تكون قادرا على الوصول إليه، حتى إيلو هو طفل. يمكن القيام بذلك خلال زيارتها الثانية. ابحث عن تكوين الفصائل التي تحظر المدخل. يمكن كسرها من قبل الرمح.
 |  |
عنصر الوقود رقم 2: يمكن العثور عليها في الرحم أم عظيمةوبعد هذا هو المكان الذي يستيقظ فيه Elo، وفقدان كل معداته بعد بدء البحث. يقع موقع العنصر في نفس المكان الذي وجدت فيه معداتنا. ابحث عن باب مغلق، إلى يسارها هناك ثقب صغير يمكنك الدخول فيه. اكتب عليه وأخذ العنصر الثاني.
 |  |
عنصر الوقود رقم 3:يمكن العثور على هذا العنصر في الأطلال الموت القابل للطي في الجزء الشمالي الشرقي من الخريطة. خلف الباب مع ثلاثة ثرثرة، فحص المربع للعثور على عنصر.
 |  |
خلية الوقود # 4:ابحث عن هذا العنصر في Quest الحد الرئيسيوبعد هذا هو السعي الذي elders Ela في غرفة الاجتماعات المتداعية بعد أن تعرف عن أصل السيارات. انظر شرق الجدول. انظر الصخرة التي يمكنك تسلقها. استمر في الصعود حتى تجد العنصر الرابع.
 |  |
خلية الوقود # 5:يمكنك أن تأخذ المهام سقطت الجبلفي أطلال مثلي الجنس برايموبعد تحدث في ورشة العمل بصمت، خلف الباب، النزول من الألغام عندما تغادر الكهف إلى اليسار هناك طريقة سرية يمكنك الوصول إليها في النفق في الجبل. الذهاب إلى هناك حتى ترى الرف مع أحدث خلية الوقود.
 |  |  |
عندما يكون لديك كل خلايا الوقود، تعود إلى أنقاض حيث وجدت دروعا. أدخل أول خلايا الوقود في Golossies. نصائح لإلغاء تأمين الباب يمكن رؤيتها على المحطة على اليمين. يشير الرمز لفترة من الوقت بتنسيق 24 ساعة. اقلب الأقفال في هذا الترتيب: فوق, حق, تحت, غادر, فوق.
خلايا الوقود عبارة عن جهاز ينتج فعليا الحرارة وتيار مباشرة نتيجة لرد الفعل الكهروكيميائي واستخدام الوقود الغني بالهيدروجين. على مبدأ العملية، يشبه البطارية. يتم تمثيل خلية الوقود الهيكلية بالكهرباء. ما هو الجدير بالذكر؟ على عكس نفس البطاريات، لا تتراكم خلايا الوقود على الهيدروجين الطاقة الكهربائية، لا تحتاج إلى كهرباء لإعادة الشحن ولا تصريفها. توليد الكهرباء مع الخلايا يستمر حتى يكون لديهم احتياطي الهواء والوقود.
إن تمييز خلايا الوقود من مولدات كهرباء أخرى هو أنه أثناء العملية التي لا يحرقون الوقود. في ضوء مثل هذه الميزة، لا يحتاجون إلى دوارات عالية الضغط، لا تجعل الضوضاء والخلايا عالية الاهتزازات. يتم إنشاء الكهرباء في خلايا الوقود نتيجة لرد الفعل الكهروكيميائي الصامت. يتم تحويل الطاقة الكيميائية للوقود في مثل هذه الأجهزة مباشرة إلى المياه والحرارة والكهرباء.
تتميز خلايا الوقود بالكفاءة العالية ولا تنتج عددا كبيرا من غازات الدفيئة. إن نتاج الانبعاثات أثناء تشغيل الخلايا هو كمية صغيرة من الماء في شكل البخار وثاني أكسيد الكربون، والتي لا تبرز ما إذا كان الهيدروجين النقي كوقود.
في الخمسينيات والستينيات، استفزت الحاجة إلى ناسا في مصادر الطاقة للبعثات الفضائية طويلة الأجل واحدة من أكثر المهام المسؤولة عن عناصر الوقود الموجودة في ذلك الوقت. تستخدم عناصر القلوية كأكسجين وقوائم هيدروجين، والتي يتم تحويل رد فعل كهروكيميائي إلى منتجات ثانوية، مفيدة خلال رحلة الفضاء - الكهرباء والماء والحرارة.
تم اكتشاف خلايا الوقود لأول مرة في بداية قرن XIX - في عام 1838. في الوقت نفسه، ظهرت المعلومات الأولى حول فعاليتها.
بدأ العمل على خلايا الوقود باستخدام الكهرباء القلوية في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين. اخترع الخلايا التي تحتوي على أقطاب كهربائية ذات ضغط عالي النيكل بحلول عام 1939 فقط. خلال الحرب العالمية الثانية، طورت الغواصات البريطانية خلايا الوقود تتكون من خلايا قلوية ذات قطرها حوالي 25 سم.
ارتفع الاهتمام بها في الخمسينيات والثمانينيات، وتميز نقص وقود النفط. بدأت بلدان العالم في التعامل مع تلوث الهواء والقضايا البيئية، تسعى إلى تطوير طرق صديقة للبيئة لإنتاج الكهرباء. تقنية إنتاج خلايا الوقود تعاني حاليا من التطوير النشط.
يتم إنتاج الحرارة والكهرباء بواسطة خلايا الوقود نتيجة لرد الفعل الكهروكيميائي الذي يمر باستخدام الكاثود والأنود والكهارل.
يتم فصل الكاثود والأنود بروتونات بالكهرباء موصل. بعد تناول الأكسجين على الكاثود والهيدروجين على الأنود، يتم إطلاق رد فعل كيميائي، والنتيجة التي تصبح الحرارة الحالية والمياه النتيجة.
ينفصل عن الأنود على المحفز، مما يؤدي إلى فقد الإلكترونات. تأتي أيونات الهيدروجين إلى الكاثود من خلال المنحل بالكهرباء، في الوقت نفسه تمر إلكترونات على طول الشبكة الكهربائية الخارجية وإنشاء تيار ثابت يستخدم لتشغيل المعدات. يتم دمج جزيء الأكسجين على محفز الكاثود مع الإلكترون والبروتون المستلم، وتشكل نتيجة للمياه، وهو المنتج الوحيد للتفاعل.
يعتمد اختيار نوع معين من خلية الوقود على منطقة تطبيقه. يتم تقسيم جميع خلايا الوقود إلى فئتين رئيسيتين - درجة حرارة عالية ودرجة الحرارة المنخفضة. الثانية كوقود استخدام الهيدروجين النقي. تتطلب مثل هذه الأجهزة، كقاعدة عامة، معالجة الوقود الأولية إلى الهيدروجين النقي. يتم تنفيذ العملية باستخدام معدات خاصة.
لا تحتاج خلايا الوقود ذات درجة الحرارة العالية، لأنها تقوم بتحويل الوقود في درجات حرارة مرتفعة، مما يلغي الحاجة إلى إنشاء بنية تحتية هيدروجينية.
يعتمد مبدأ تشغيل خلايا الوقود على الهيدروجين على تحويل الطاقة الكيميائية إلى كهربائيا دون العمليات غير الفعالة في الاحتراق وتحويل الطاقة الحرارية إلى ميكانيكية.
خلايا وقود الهيدروجين هي الأجهزة الكهروكيميائية تولد الكهرباء نتيجة احتراق الوقود "البارد" للغاية. هناك عدة أنواع من الأجهزة المماثلة. التكنولوجيا الأكثر واعدة هي خلايا الوقود بالهيدروجين الهيدروجين مجهزة غشاء البروتون التبادل PEMFC.
تم تصميم غشاء بوليمر موصل البروتون لفصل الأقطاب الكهربائية - الكاثود والأنود. يمثل كل واحد منهم مصفوفة الفحم مع محفز ينطبق عليه. ينفصل عن الأنود على المحفز، وإعطاء الإلكترونات. يتم إجراء الكاتيونات إلى الكاثود من خلال الغشاء، لكن الإلكترونات تنتقل إلى السلسلة الخارجية، لأن الغشاء لا يهدف إلى نقل الإلكترونات.
يتم دمج جزيء الأكسجين في محفز الكاثود مع الإلكترون من الدائرة الكهربائية والبروتون المستلم، وتشكل نتيجة للمياه، وهو المنتج الوحيد للتفاعل.
تستخدم خلايا وقود الهيدروجين لصنع كتل كهرباء غشاء، والتي تعمل كعناصر توليد رئيسية لنظام الطاقة.
ينبغي تخصيص من بينها:
نظرا للكفاءة العالية، يتم استخدام خلايا الوقود على الهيدروجين في مختلف المجالات:
سيكون الاستخدام الواسع لخلايا الوقود في بيروكسيد الهيدروجين ممكنا فقط بعد إنشاء طريقة فعالة لإنتاج الهيدروجين. لإدخال التكنولوجيا للاستخدام النشط، تكون الأفكار الجديدة مطلوبة، في حين يتم تعيين آمال كبيرة لمفهوم عناصر الوقود الحيوي وتكنولوجيا النانو. أصدرت بعض الشركات مؤخرا حدوديا فعال نسبيا بناء على المعادن المختلفة، في الوقت نفسه كانت هناك معلومات حول إنشاء خلايا الوقود بدون أغشية، مما جعل من الممكن تقليل تكلفة الإنتاج بشكل كبير وتبسيط تصميم هذه الأجهزة. لا تفوق مزايا وخصائص خلايا الوقود على الهيدروجين عيبها الرئيسي - تكلفة عالية، خاصة بالمقارنة مع أجهزة الهيدروكربونات. مطلوب 500 ألف دولار على الأقل لإنشاء محطة طاقة هيدروجينية واحدة.
يمكن إنشاء خلية وقود منخفضة الطاقة بشكل مستقل في مختبر منزلي أو مدرسي منتظم. كمواد تستخدم أقنعة الغاز القديمة، وقطع زجاج شبكي، وهو محلول مائي من الكحول الإيثيلي والقلويات.
يتم إنشاء السكن من خلية الوقود على الهيدروجين من زجاج شبكي بسماكة لا تقل عن خمسة ملليمترات. الأقسام بين المقصورات يمكن أن تكون أقل سمك - حوالي 3 ملليمتر. يتم لصق الشبكة اللصوص مع الغراء الخاص الذي يتم إنتاجه من رقائق الكلوروفورم أو الرقائق Dichloroethane. كل العمل مصنوع فقط عند غطاء محرك السيارة.
في الجدار الخارجي للحالة، يتم حفر ثقب يبلغ قطرها 5-6 سنتيمترات، حيث يتم إدراج قابس المطاط وأن أنبوب زجاجي الصرف. الفحم غاز الغاز المنشط يغفو في المقصورة الثانية والرابعة من جسم خلية الوقود - سيتم استخدامه كقطط.
سيتم تنفيذ تداول الوقود في الغرفة الأولى، في حين أن الخامس مليء بالهواء الذي سيتم توفير الأكسجين منه. إن المنحل بالكهرباء، النائمين بين الأقطاب الكهربائية، مشربة بحل البارافين والبنزين لتجنب ضربه في غرفة الهواء. يتم وضع لوحات النحاس على طبقة الفحم مع أسلاك إيقاف التشغيل، والتي سيتم من خلالها تقديم التيار.
يتم شحن خلية الوقود المجمعة على الهيدروجين بالفودكا المخففة بالماء في نسبة 1: 1. يضاف البوتاسيوم الكاوية بدقة إلى الخليط: 70 جراما من البوتاسيوم يذوب في 200 غرام من الماء.
قبل اختبار خلية الوقود على الهيدروجين في الغرفة الأولى، يتم سكب الوقود في المنحل بالكهرباء الثالث. يجب أن تختلف شهادة الفولتميتر المتصلة بالأقطاب الكهربائية من 0.7 إلى 0.9 فولت. لضمان التشغيل المستمر للعنصر، يجب تعيين الوقود المستهلك، ومن خلال أنبوب المطاط - الجديد. أنبوب ضغط يضبط معدل تغذية الوقود. خلايا الوقود مماثلة على الهيدروجين، تجميعها في المنزل، لديها قوة صغيرة.
