A Horizon: Zero Dawn folyamán véletlenül rábukkanhat az úgynevezett "üzemanyagcellákra", amelyek a leltár speciális tételeiben jelennek meg. De mire valók és kinek adják el? Valójában senkinek nem kell eladnia őket. Üzemanyagcellák szükségesek az ősi arzenál bejáratának aktiválásához, amely a játék legjobb páncélzatát tartalmazza. Tehát beszéljünk arról, hogy hol keressünk tárgyakat, és hogyan juthatunk be az ősi arzenálba:
Tehát, miután Eloy megkapta a "The Master's Limit" feladatot, el kell mennie a térkép északi részére, egy ősi civilizáció romjaihoz.
A küldetés nagy része az épületen belül történik, ahol trükkös folyosókon kell futnunk, és fel kell másznunk a csúcsra a lift aknái mentén. Itt csak haladunk a játék által kínált úton, amíg Aloy ki nem száll. A cselekmény szempontjából egy zseniális eszközt kell tanulmányoznunk, de ezt elhalasztjuk.
Jobb odafigyelni a magas toronyra, amelyen sárga elemek láthatók, amelyek mentén Eloy fel tud mászni.
Felmászunk a csúcsra, ahol egy értékes üzemanyagcella vár ránk egy kis emelvényen.
A peronra rögzített kötéllel kell lemenni. És akkor nyugodtan mozoghat a cselekményen a "Halál kincse" feladatig.
Miután megkaptuk a feladatot, a GAIA Prime romjaihoz megyünk. Bátran haladunk abba az irányba, ahová a játék vezet, amíg el nem érjük ezt a helyet:
Ne próbáljon leugrani erről a gerendáról! Itt balra kell fordulnunk. Ott egy kis mélyedést fogunk látni a sziklában, ott van szükségünk rá.
A közelmúltban mindenkinek az ajkán volt az üzemanyagcellák témája. És ez nem meglepő, ennek a technológiának az elektronika világában való megjelenésével új születést talált. A világ vezetői a mikroelektronika területén versenyeznek, hogy bemutassák jövőbeli termékeik prototípusait, amelyek integrálják saját mini erőműveiket. Ennek egyrészt gyengítenie kell a mobil eszközök kötését a „konnektorhoz”, másrészt meg kell hosszabbítania az akkumulátor élettartamát.
Ezenkívül néhányuk etanol alapú munkát végez, így ezeknek a technológiáknak a kifejlesztése közvetlen hasznot húz az alkoholtartalmú italok gyártóinak - néhány tucat év után a lepárlóban sorban állnak a következő informatikai szakemberek. "adag" a laptopjukhoz.
Nem maradhatunk távol az üzemanyagcellák „lázától”, amely végigsöpört a Hi-Tech iparágon, és megpróbáljuk kitalálni, hogy milyen állat ez a technológia, és mit együnk, amikor számíthatunk rá, közétkeztetés ". Ebben a bejegyzésben megvizsgáljuk azt az utat, amelyet az üzemanyagcellák megtettek a technológia felfedezésétől napjainkig. Megpróbáljuk felmérni azok megvalósításának és fejlesztésének kilátásait is a jövőben.
Milyen volt
Az üzemanyagcella elvét először 1838 -ban írta le Christian Friedrich Schonbein, és egy évvel később a Philosophical Journal publikálta a témával foglalkozó cikkét. Ezek azonban csak elméleti tanulmányok voltak. A legelső működő üzemanyagcellát 1843 -ban adták ki a walesi származású tudós, Sir William Robert Grove laboratóriumában. Létrehozásakor a feltaláló a modern foszforsav akkumulátorokban használt anyagokhoz hasonló anyagokat használt. Ezt követően Sir Grove üzemanyagcelláját W. Thomas Grub javította. Ez a vegyész, aki a legendás General Electricnél dolgozott, 1955-ben egy szulfonált polisztirol-ioncserélő membránt használt elektrolitként egy üzemanyagcellában. Csak három évvel később kollégája, Leonard Niedrach egy olyan technológiát javasolt, amely platina membránra helyezésére szolgál, amely katalizátorként működött a hidrogén -oxidáció és az oxigénfelvétel során.
Az üzemanyagcellák "atyja" Christian Schönbein
Ezek az elvek képezték az alapját egy új generációs tüzelőanyag-cellának, amelyet a "Grubb-Nidrakh" elemekről neveztek el. A General Electric ebben az irányban folytatta a fejlesztést, amelyben az első kereskedelmi üzemanyagcellát a NASA és a McDonnell Aircraft légi óriás közreműködésével hozták létre. Az új technológia felhívta a figyelmet a tengerentúlon. És 1959 -ben a brit Francis Thomas Bacon bevezette az 5 kW -os álló üzemanyagcellát. Szabadalmaztatott fejlesztéseit később az amerikaiak engedélyezték, és a NASA űrhajóiban használták áramellátáshoz és ivóvízellátáshoz. Ugyanebben az évben az amerikai Harry Ihrig építette az első üzemanyagcellás traktort (teljes teljesítmény 15 kW). Az elemekben elektrolitként kálium -hidroxidot, reagensként sűrített hidrogént és oxigént használtak.
A kórházaknak, egyetemeknek és üzleti központoknak tartalék áramellátó rendszereket kínáló UTC Power először hozta forgalomba az üzemanyagcellák kereskedelmi célú gyártását. Ez a vállalat, amely ezen a területen világelső, továbbra is hasonló megoldásokat gyárt akár 200 kW teljesítményig. Emellett a NASA üzemanyagcellák fő beszállítója. Termékeit széles körben használták az Apollo űrprogram során, és továbbra is igényesek az űrsikló programon belül. Az UTC Power "fogyasztói" üzemanyagcellákat is kínál, amelyeket széles körben használnak a járművekben. Ő volt az első, aki létrehozott egy üzemanyagcellát, amely lehetővé teszi a negatív hőmérsékleten történő áramfelvételt a protoncserélő membrán használata miatt.
Hogyan működik
A kutatók különféle anyagokkal kísérleteztek reagensként. Az üzemanyagcellák működésének alapelvei azonban a jelentősen eltérő működési jellemzők ellenére változatlanok. Bármely üzemanyagcella elektrokémiai energiakonverziós eszköz. Villamos energiát termel bizonyos mennyiségű üzemanyagból (az anód oldaláról) és egy oxidálószerből (a katód oldaláról). A reakció elektrolit (szabad ionokat tartalmazó anyag, amely elektromosan vezető közegként viselkedik) jelenlétében megy végbe. Elvileg minden ilyen eszközben bizonyos reagensek és reakciótermékeik lépnek be, amelyeket az elektrokémiai reakció végrehajtása után eltávolítanak. Ebben az esetben az elektrolit csak a reagensek kölcsönhatásának közegeként szolgál, és nem változik az üzemanyagcellában. Egy ilyen séma alapján egy ideális üzemanyagcellának addig kell működnie, amíg rendelkezésre áll a reakcióhoz szükséges anyag.
Az üzemanyagcellákat nem szabad összetéveszteni a hagyományos akkumulátorokkal. Az első esetben némi "tüzelőanyagot" fogyasztanak villamosenergia -termeléshez, amelyet később tankolni kell. Galváncellák esetében az áramot zárt vegyi rendszerben tárolják. Az akkumulátorok esetében az áram alkalmazása lehetővé teszi a fordított elektrokémiai reakció bekövetkezését, és visszaállítja a reagenseket eredeti állapotukba (azaz töltse fel). Az üzemanyag és az oxidálószer különféle kombinációi lehetségesek. Például egy hidrogén üzemanyagcella hidrogént és oxigént (oxidálószert) használ reagensként. A hidrokarbonátokat és az alkoholokat gyakran tüzelőanyagként használják, míg a levegő, a klór és a klór -dioxid oxidálószerként hat.
Az üzemanyagcellában lezajló katalízis reakció kiüti az elektronokat és a protonokat az üzemanyagból, a mozgásban lévő elektronok pedig elektromos áramot generálnak. Katalizátorként a reakció felgyorsítására platinát vagy ötvözeteit szokták használni az üzemanyagcellákban. Egy másik katalitikus folyamat során az elektronok visszatérnek, protonokkal és oxidálószerrel kombinálva reakciótermékeket (emissziókat). Ezek a kibocsátások általában egyszerű anyagok: víz és szén -dioxid.
Egy hagyományos protoncserélő membrán üzemanyagcellában (PEMFC) egy polimer protontranszfer membrán választja el az anód és a katód oldalakat. A katód oldaláról a hidrogén diffundál az anódkatalizátorra, ahol elektronok és protonok szabadulnak fel belőle. A protonok ezután a membránon keresztül a katódhoz utaznak, míg a protonokat követni képtelen elektronok (a membrán elektromosan szigetelt) egy külső terhelési áramkörön (áramellátó rendszeren) keresztül jutnak el. A katód katalizátor oldalán az oxigén reagál a membránon áthaladó protonokkal és a külső terhelési áramkörön keresztül érkező elektronokkal. Ez a reakció vizet termel (gőz vagy folyadék formájában). Például a szénhidrogén tüzelőanyagokat (metanolt, dízel) használó üzemanyagcellákban a reakciótermékek víz és szén -dioxid.
Szinte minden típusú üzemanyagcella elektromos veszteségeket szenved, amelyeket az érintkezők és az üzemanyagcellák természetes ellenállása, valamint az elektromos túlfeszültség (a kezdeti reakcióhoz szükséges további energia) okoz. Számos esetben nem lehet teljesen elkerülni ezeket a veszteségeket, és néha "a játék nem éri meg a gyertyát", de leggyakrabban az elfogadható minimumra csökkenthetők. A probléma megoldása ezen eszközök készleteinek használata, amelyekben az üzemanyagcellák az áramellátó rendszer követelményeitől függően párhuzamosan (nagyobb áram) vagy sorosan (nagyobb feszültség) csatlakoztathatók.
Üzemanyagcellák típusai
Nagyon sokféle üzemanyagcella létezik, de megpróbálunk röviden foglalkozni a leggyakoribbakkal.
Alkáli üzemanyagcellák (AFC)
Az alkáli vagy lúgos üzemanyagcellák, amelyeket brit "apjuk" után Bacon celláknak is neveznek, az egyik legfejlettebb üzemanyagcellás technológia. Ezek az eszközök segítettek az embernek arra, hogy a Holdra tegye a lábát. Általában a NASA a múlt század 60-as éveinek közepe óta használ ilyen típusú üzemanyagcellákat. Az AFC -k hidrogént és tiszta oxigént fogyasztanak ivóvíz, hő és villamos energia előállításához. Nagyrészt annak a ténynek köszönhető, hogy ez a technológia tökéletesen fejlett, a hasonló rendszerek között az egyik legmagasabb hatékonysági mutatóval rendelkezik (a potenciál körülbelül 70%).
Ennek a technológiának azonban vannak hátrányai is. Mivel a folyékony lúgos anyag elektrolitként történő felhasználásának sajátosságai miatt nem blokkolja a szén -dioxidot, lehetséges, hogy a kálium -hidroxid (az egyik elektrolit opció) reagál a közönséges levegő ezen összetevőjével. Ez mérgező kálium -karbonát -vegyületet eredményezhet. Ennek elkerülése érdekében vagy tiszta oxigént kell használni, vagy a levegőt meg kell tisztítani a szén -dioxidtól. Természetesen ez befolyásolja az ilyen eszközök költségeit. Ennek ellenére az AFC -k ma a legolcsóbbak az üzemanyagcellák gyártásához.
Közvetlen bórhidrid üzemanyagcellák (DBFC)
Ez az alkáli üzemanyagcellák altípusa nátrium -bór -hidridet használ üzemanyagként. A hagyományos hidrogénüzemű AFC -kkel ellentétben ennek a technológiának van egy jelentős előnye - nincs veszélye annak, hogy szén -dioxiddal érintkezve mérgező vegyületek keletkeznek. Reakciójának terméke azonban a bórax, a mosószerekben és szappanokban széles körben használt anyag. A bórax viszonylag nem mérgező.
A DBFC -ket még a hagyományos üzemanyagcelláknál is olcsóbbá lehet tenni, mert nem igényelnek drága platina katalizátorokat. Ezenkívül nagyobb az energiasűrűségük. A becslések szerint 50 dollárba kerül egy kilogramm nátrium -bór -hidrid előállítása, de ha megszervezi annak tömegtermelését és megkezdi a bórax feldolgozását, akkor ez a rúd 50 -szeresére csökkenthető.
Fém -hidrid üzemanyagcellák (MHFC)
Az alkáli üzemanyagcellák ezen alosztályát jelenleg aktívan tanulmányozzák. Ezeknek az eszközöknek az a jellemzője, hogy képesek kémiailag tárolni a hidrogént az üzemanyagcellában. A közvetlen bór -hidrid üzemanyagcella ugyanolyan képességgel rendelkezik, de ettől eltérően az MHFC tiszta hidrogénnel van feltöltve.
Ezen üzemanyagcellák megkülönböztető jellemzői a következők:
Annak ellenére, hogy sok vállalat tömeges MHFC -k létrehozásán dolgozik, a prototípusok hatékonysága nem elég magas a versenytárs technológiákhoz képest. Ezeknek az üzemanyagcelláknak az egyik legjobb áramsűrűsége 250 milliamper négyzetcentiméterenként, míg a hagyományos PEMFC szabványú üzemanyagcellák 1 amper / négyzetcentiméter áramerősséget biztosítanak.
Elektro-galvanikus üzemanyagcellák (EGFC)
Az EGFC -ben a kémiai reakció kálium -hidroxid és oxigén részvételével megy végbe. Ez elektromos áramot hoz létre az ólom anód és az aranyozott katód között. Az elektromos galvanikus üzemanyagcella által szállított feszültség egyenesen arányos az oxigén mennyiségével. Ez a funkció lehetővé tette, hogy az EGFC széles körben elterjedjen oxigénfigyelő eszközként a búvárfelszerelésben és az orvosi berendezésekben. De éppen ezért a függőség miatt a kálium -hidroxid -üzemanyagcellák nagyon korlátozott ideig működnek hatékonyan (mindaddig, amíg magas az oxigénkoncentráció).
Az első hitelesített EGFC oxigénmonitorok nagy mennyiségben kaphatók 2005 -ben, de akkor nem nyertek nagy népszerűséget. A két évvel később megjelent, jelentősen módosított modell sokkal sikeresebb volt, sőt elnyerte az "innováció" díját a floridai különleges búvárkiállításon. Jelenleg olyan szervezetek használják őket, mint a NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) és a DDRC (Diving Diseases Research Center).
Közvetlen hangyasav -üzemanyagcellák (DFAFC)
Ezek az üzemanyagcellák a közvetlen hangyasavas PEMFC -k altípusai. Ezeknek az üzemanyagcelláknak különleges tulajdonságaik miatt a jövőben nagy kilátásaik vannak arra, hogy a hordozható elektronika, például laptopok, mobiltelefonok stb.
A metanolhoz hasonlóan a hangyasavat speciális tisztítási lépés nélkül közvetlenül az üzemanyagcellába táplálják. Ezenkívül sokkal biztonságosabb tárolni ezt az anyagot, mint például a hidrogént; ráadásul nincs szükség különleges tárolási feltételekre: a hangyasav normál hőmérsékleten folyadék. Ezenkívül ennek a technológiának két tagadhatatlan előnye van a közvetlen metanolos üzemanyagcellákkal szemben. Először is, a metanollal ellentétben a hangyasav nem szivárog át a membránon. Ezért a DFAFC hatékonyságának értelemszerűen magasabbnak kell lennie. Másodszor, nyomáscsökkentés esetén a hangyasav nem olyan veszélyes (a metanol vakságot okozhat, és erős adagolás esetén halált okozhat).
Érdekes, hogy a közelmúltig sok tudós nem látta ezt a technológiát gyakorlati jövőnek. Az ok, ami arra késztette a kutatókat, hogy sok éven át feladják a hangyasavat, a magas elektrokémiai túlfeszültség volt, ami jelentős elektromos veszteségekhez vezetett. A legutóbbi kísérletek eredményei azonban azt mutatták, hogy ennek a hatékonyságnak az oka a platina katalizátorként való alkalmazása, amelyet hagyományosan széles körben használnak erre a célra az üzemanyagcellákban. Miután az Illinois -i Egyetem tudósai kísérleteket végeztek más anyagokkal, kiderült, hogy palládium katalizátorként történő felhasználásakor a DFAFC termelékenysége magasabb, mint az egyenértékű közvetlen metanolos üzemanyagcelláké. A technológia jelenleg az amerikai Tekion cég tulajdona, amely a Formira Power Pack termékcsaládját kínálja a mikroelektronikai eszközökhöz. Ez a rendszer egy "duplex" rendszer, amely egy akkumulátorból és a tényleges üzemanyagcellából áll. Miután a patronban levő reagensek feltöltik az akkumulátort, a felhasználó egyszerűen lecseréli azt egy újra. Így teljesen független lesz a "foglalattól". A gyártó ígéretei szerint a töltések közötti idő megkétszereződik, annak ellenére, hogy a technológia mindössze 10-15% -kal kerül többe, mint a hagyományos akkumulátorok. Ennek a technológiának az egyetlen komoly akadálya az lehet, hogy egy közepes méretű vállalat támogatja, és egyszerűen "túlterhelheti" a nagyobb méretű versenytársak, bemutatva technológiáikat, amelyek akár a DFAFC-nél is rosszabbak lehetnek paraméterek száma.
Közvetlen metanol üzemanyagcellák (DMFC)
Ezek az üzemanyagcellák a protoncserélő membrán eszközök részhalmazai. Metanolt használnak, amelyet további tisztítás nélkül vezetnek be az üzemanyagcellába. A metil -alkohol azonban sokkal könnyebben tárolható, és nem robbanásveszélyes (bár gyúlékony és vakságot okozhat). Ugyanakkor a metanol lényegesen nagyobb energiakapacitással rendelkezik, mint a sűrített hidrogén.
Mivel azonban a metanol képes szivárogni a membránon, a DMFC hatékonysága nagy mennyiségű üzemanyag esetén alacsony. És bár emiatt nem alkalmasak szállításra és nagyméretű telepítésre, ezek az eszközök tökéletesen alkalmasak a mobil eszközök akkumulátorainak pótlására.
Feldolgozott metanol üzemanyagcellák (RMFC)
A feldolgozott metanol üzemanyagcellák csak abban különböznek a DMFC -ktől, hogy a metanolt hidrogénné és szén -dioxiddá alakítják, mielőtt áramot termelnek. Ez egy speciális eszközben történik, az úgynevezett üzemanyag -feldolgozó. Ezen előzetes szakasz után (a reakciót 250 ° C feletti hőmérsékleten hajtják végre) a hidrogén oxidációs reakcióba lép, melynek eredményeként víz keletkezik és áram keletkezik.
A metanol RMFC -ben való használata annak köszönhető, hogy természetes hidrogénhordozó, és kellően alacsony hőmérsékleten (más anyagokkal összehasonlítva) hidrogénre és szén -dioxidra bomlik. Ezért ez a technológia fejlettebb, mint a DMFC. A feldolgozott metanol üzemanyagcellák hatékonyabbak, kompaktabbak és nulla alatti hőmérsékleten működnek.
Közvetlen etanol üzemanyagcellák (DEFC)
A tüzelőanyagcellák osztályának másik képviselője protoncserélő rácsos. Ahogy a neve is sugallja, az etanol belép az üzemanyagcellába, megkerülve a további tisztítást vagy egyszerűbb anyagokra való bomlást. Ezen eszközök első előnye az etil -alkohol használata a mérgező metanol helyett. Ez azt jelenti, hogy nem kell sok pénzt fektetnie az üzemanyag létrehozásába.
Az alkohol energiasűrűsége körülbelül 30% -kal magasabb, mint a metanolé. Ezenkívül nagy mennyiségben nyerhető biomasszából. Az etanolos üzemanyagcellák költségeinek csökkentése érdekében folyamatban van egy alternatív katalizátoranyag keresése. Az ilyen célokra üzemanyagcellákban hagyományosan használt platina túl drága, és jelentős akadálya ezen technológiák tömeges bevezetésének. A probléma megoldása vas, réz és nikkel keverékéből származó katalizátorok lehetnek, amelyek lenyűgöző eredményeket mutatnak a kísérleti rendszerekben.
Cink levegő üzemanyagcellák (ZAFC)
A ZAFC -k a cink oxidációját használják fel a levegő oxigénjével elektromos energia előállításához. Ezek az üzemanyagcellák olcsón gyárthatók, és meglehetősen nagy energiasűrűséget biztosítanak. Jelenleg hallókészülékekben és kísérleti elektromos autókban használják.
Az anód oldalán cinkrészecskék és elektrolit keveréke található, a katód oldalán pedig víz és oxigén jut a levegőből, amelyek egymással reagálva hidroxilcsoportot képeznek (molekulája oxigénatom és hidrogénatom, amely között kovalens kötés van). A hidroxil és a cinkkeverék reakciója következtében elektronok szabadulnak fel a katódhoz. Az ilyen tüzelőanyag -cellák által előállított maximális feszültség 1,65 V, de általában mesterségesen 1,4–1,35 V -ra csökkentik, ami korlátozza a levegő hozzáférését a rendszerhez. Ennek az elektrokémiai reakciónak a végtermékei a cink -oxid és a víz.
Ez a technológia használható akkumulátorokban (újratöltés nélkül) és üzemanyagcellákban. Utóbbi esetben az anód felőli kamrát megtisztítják és újratöltik cinkpasztával. Általában a ZAFC technológia egyszerű és megbízható akkumulátornak bizonyult. Vitathatatlan előnyük, hogy képesek a reakciót csak úgy szabályozni, hogy beállítják a tüzelőanyag -cellának a levegőellátását. Sok kutató a cink-levegő üzemanyagcellákat tekinti az elektromos járművek jövőbeni fő áramforrásának.
Mikrobiális üzemanyagcellák (MFC)
Az ötlet, hogy a baktériumokat az emberiség javára használják fel, nem új, bár a közelmúltban eljutottak ezen elképzelések megvalósulásához. Jelenleg aktívan vizsgálják a biotechnológia kereskedelmi felhasználását különböző termékek előállítására (például a hidrogén biomasszából történő előállítására), a káros anyagok semlegesítésére és az áramtermelésre. A mikrobiális üzemanyagcellák, más néven biológiai, egy biológiai elektrokémiai rendszer, amely baktériumok felhasználásával elektromos áramot állít elő. Ez a technológia olyan anyagok katabolizmusán (egy komplex molekula egyszerűbbé bomlásán, energia felszabadulásával) alapul, mint a glükóz, acetát (ecetsav só), butirát (vajsavas só) vagy szennyvíz. Az oxidációjuk miatt elektronok szabadulnak fel, amelyek az anódra kerülnek, majd a keletkező elektromos áram a vezetőn keresztül a katódhoz áramlik.
Az ilyen üzemanyagcellákban általában közvetítőket használnak az elektronok permeabilitásának javítására. A probléma az, hogy a közvetítőként működő anyagok drágák és mérgezőek. Elektrokémiailag aktív baktériumok alkalmazása esetén azonban nincs szükség mediátorokra. Az ilyen "mediátormentes" mikrobiális üzemanyagcellákat nemrég kezdték el létrehozni, ezért eddig nem minden tulajdonságukat tanulmányozták jól.
Az MFC által még leküzdendő akadályok ellenére ez a technológia óriási potenciállal rendelkezik. Először is, az "üzemanyagot" nem nehéz megtalálni. Sőt, ma a szennyvízkezelés és sok hulladék ártalmatlanításának kérdése nagyon éles. Ennek a technológiának a használatával mindkét probléma megoldható. Másodszor, elméletileg a hatékonysága nagyon magas lehet. A mikrobiális üzemanyagcellás mérnökök fő problémája, és ennek az eszköznek a legfontosabb eleme a mikrobák. És bár a mikrobiológusok, akik számos támogatást kapnak a kutatásokért, örvendeznek, a sci -fi írók is dörzsölgetik a kezüket a rossz mikroorganizmusok „közzétételének” következményeinek szentelt könyvek sikerének reményében. Természetesen fennáll annak a veszélye, hogy eltávolítunk valamit, ami nemcsak felesleges hulladékot, hanem valami értékeset is "megemésztene". Ezért elvileg, mint minden új biotechnológia esetében, az emberek óvakodnak attól a gondolattól, hogy baktériumoktól hemzsegő dobozt cipeljenek a zsebükben.
Alkalmazás
Helyhez kötött háztartási és ipari erőművek
Az üzemanyagcellákat széles körben használják energiaforrásként mindenféle autonóm rendszerben, például űrhajókban, távoli időjárási állomásokban, katonai létesítményekben stb. Az ilyen áramellátó rendszer fő előnye a rendkívül magas megbízhatóság más technológiákkal összehasonlítva. Mivel az üzemanyagcellákban nincsenek mozgó alkatrészek és mechanizmusok, a tápegységek megbízhatósága elérheti a 99,99%-ot. Ezenkívül a hidrogén reagensként történő alkalmazása esetén nagyon kis tömeget lehet elérni, ami az űrberendezések esetében az egyik legfontosabb kritérium.
Az utóbbi időben a lakóépületekben és irodákban széles körben elterjedt kombinált hő- és villamosenergia -berendezések egyre elterjedtebbek. Ezeknek a rendszereknek az a sajátossága, hogy folyamatosan áramot termelnek, amelyet, ha nem fogyasztanak el azonnal, víz és levegő melegítésére használják fel. Annak ellenére, hogy az ilyen berendezések elektromos hatékonysága csak 15-20%, ezt a hátrányt kompenzálja az a tény, hogy a fel nem használt villamos energiát hőtermelésre használják fel. Általában az ilyen kombinált rendszerek energiahatékonysága körülbelül 80%. Az ilyen üzemanyagcellák egyik legjobb reagensét a foszforsav adja. Ezek a berendezések 90% -os energiahatékonyságot biztosítanak (35-50% villamos energia és a többi hő).
Szállítás
Az üzemanyagcellákon alapuló energiarendszereket széles körben használják a közlekedésben. A németek egyébként az elsők között kezdték üzemanyagcellák felszerelését a járművekre. Így a világ első ilyen hajóval felszerelt kereskedelmi hajója nyolc éve debütált. Ezt a "Hydra" névre keresztelt, 22 utas szállítására alkalmas kis hajót Németország egykori fővárosa közelében bocsátották vízre 2000 júniusában. A hidrogén (alkáli üzemanyagcella) energiahordozó reagensként működik. Az alkáli (lúgos) üzemanyagcellák használatának köszönhetően az egység –10 ° C -ig képes áramot generálni, és nem fél a sós víztől. Az 5 kW -os villanymotorral hajtott "Hydra" hajó akár 6 csomós (kb. 12 km / h) sebességre képes.
"Hydra" csónak
Az üzemanyagcellák (különösen a hidrogén) a szárazföldi közlekedésben sokkal elterjedtebbé váltak. Általánosságban elmondható, hogy a hidrogént már jó ideje használják üzemanyagként az autómotorokhoz, és elvileg egy hagyományos belső égésű motor könnyen átalakítható ezen alternatív üzemanyag használatára. A hagyományos hidrogénégetés azonban kevésbé hatékony, mint a villamos energia hidrogén és oxigén közötti kémiai reakció révén történő előállítása. És ideális esetben a hidrogén, ha üzemanyagcellákban használják, teljesen biztonságos lesz a természet számára, vagy, mint mondják, "környezetbarát", mivel az üzem során nem szabadul fel szén -dioxid vagy más, az üvegházhatást érintő anyag kémiai reakció.
Igaz, itt, ahogy elvárható, több nagy "de" van. A tény az, hogy a nem megújuló erőforrásokból (földgáz, szén, olajtermékek) hidrogén előállítására szolgáló számos technológia nem annyira ártalmatlan a környezetre, mivel folyamatuk során nagy mennyiségű szén-dioxid szabadul fel. Elméletileg, ha megújuló erőforrásokat használ a beszerzéshez, akkor egyáltalán nem lesz káros kibocsátás. Ebben az esetben azonban a költségek jelentősen megnőnek. Sok szakértő szerint ezen okok miatt a hidrogén potenciálja a benzin vagy a földgáz helyettesítőjeként nagyon korlátozott. Már léteznek olcsóbb alternatívák, és valószínűleg a periódusos rendszer első elemén található üzemanyagcellák soha nem fognak tömeges jelenséggé válni a járművekben.
Az autógyártók meglehetősen aktívan kísérleteznek a hidrogénnel, mint energiaforrással. Ennek fő oka az EU meglehetősen kemény helyzete a légkörbe jutó káros kibocsátásokkal kapcsolatban. Az Európában egyre szigorodó korlátozások által táplált Daimler AG, a Fiat és a Ford Motor Company bemutatta elképzelését az üzemanyagcellák jövőjéről az autóépületben, alapmodelljeiket hasonló erőművekkel felszerelve. Egy másik európai autóóriás, a Volkswagen jelenleg készíti üzemanyagcellás járművét. Japán és dél -koreai cégek lépést tartanak velük. Azonban nem mindenki fogad erre a technológiára. Sokan inkább a belső égésű motorokat módosítják, vagy akkumulátorokkal működő elektromos motorokkal kombinálják őket. A Toyota, a Mazda és a BMW ezt az utat követte. Ami az amerikai vállalatokat illeti, a Ford mellett Focus modelljével a General Motors számos üzemanyagcellás járművet is bemutatott. Mindezeket a vállalásokat számos állam aktívan ösztönzi. Például az Egyesült Államokban létezik egy törvény, amely szerint a piacra lépő új hibrid autó mentesül az adók alól, ami meglehetősen tisztességes összeg lehet, mivel az ilyen autók általában drágábbak, mint a hagyományos belső égésű motorok. Ez még vonzóbbá teszi a hibrideket vásárlásként. Igaz, ez a törvény eddig csak a piacra lépő modellekre vonatkozik, amíg el nem éri a 60 000 autó értékesítési szintjét, ezt követően a jogosultság automatikusan megszűnik.
Elektronika
Nem is olyan régen az üzemanyagcellák egyre szélesebb körben kezdték el használni a laptopokat, mobiltelefonokat és más mobil elektronikus eszközöket. Ennek oka a hosszú távú autonóm működésre szánt eszközök gyorsan növekvő falánksága volt. A nagy érintőképernyők, az erőteljes hangzás, valamint a Wi-Fi, Bluetooth és más nagyfrekvenciás vezeték nélküli protokollok telefonon történő bevezetése megváltoztatta az akkumulátorigényt is. És bár az akkumulátorok az első mobiltelefonok idejétől kezdve nagyot léptek elő kapacitásuk és tömörségük tekintetében (különben ma a rajongók nem léphetnének be stadionokba ezekkel a kommunikációs fegyverekkel), még mindig nem tudnak lépést tartani sem a miniatürizálással elektronikus áramkörök vagy a gyártók vágya, hogy egyre több funkciót integráljanak termékeikbe. A jelenlegi akkumulátorok másik jelentős hátránya a hosszú töltési idő. Mindez ahhoz a tényhez vezet, hogy minél több olyan funkció van a telefonban vagy a zsebes multimédiás lejátszóban, amelynek célja a tulajdonos autonómiájának növelése (vezeték nélküli internet, navigációs rendszerek stb.), Annál inkább függ az eszköz "foglalatától".
A laptopokról, amelyek maximális mérete korlátozott, és nincs mit mondani. Hosszú ideig a szuperproduktív laptopok fülkéje alakult ki, amelyek egyáltalán nem autonóm működésre szolgálnak, kivéve az ilyen áthelyezést az egyik irodából a másikba. És még a leggazdaságosabb laptop világ is alig bír egy teljes napi akkumulátor -élettartammal. Ezért nagyon éles a kérdés, hogy alternatívát kell találni a hagyományos újratölthető elemekhez, amelyek nem drágábbak, de sokkal hatékonyabbak. Az iparág vezető képviselői pedig nemrég foglalkoztak ennek a problémának a megoldásával. Nem is olyan régen bevezettek kereskedelmi forgalomban kapható metanol üzemanyagcellákat, amelyek már jövőre megkezdhetik a tömeges szállítást.
A kutatók valamiért a metanolt választották a hidrogén helyett. Sokkal egyszerűbb a metanol tárolása, mert nem kell magas nyomást létrehozni vagy speciális hőmérsékleti rendszert biztosítani. A metil -alkohol folyékony, -97,0 ° C és 64,7 ° C között. Ebben az esetben a metanol N. térfogatában található fajlagos energia nagyságrenddel nagyobb, mint azonos térfogatú hidrogén nagy nyomáson. A mobil elektronikai eszközökben széles körben használt közvetlen metanolos üzemanyagcellás technológia metil -alkoholt használ, egyszerűen feltöltve az üzemanyagcellás tartályt a katalitikus átalakítási folyamat megkerülésével (innen a "közvetlen metanol" elnevezés). Ez is jelentős előnye ennek a technológiának.
Azonban, ahogy az várható volt, mindezeknek a pluszoknak voltak hátrányai, amelyek jelentősen korlátozták alkalmazási körét. Tekintettel arra, hogy ezt a technológiát még nem fejlesztették ki teljesen, az ilyen tüzelőanyag -cellák alacsony hatékonyságának problémája, amelyet a metanol membránon keresztül történő „szivárgása” okoz, továbbra sem megoldott. Ezenkívül nem rendelkeznek lenyűgöző dinamikai jellemzőkkel. Nem könnyű megoldani, és mit kell tenni az anódon keletkező szén -dioxiddal. A modern DMFC eszközök nem képesek nagy mennyiségű energia előállítására, de kis energiamennyiséggel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy bár sok energia még nem áll rendelkezésre, a közvetlen metanolos üzemanyagcellák hosszú ideig képesek azt előállítani. Ez nem teszi lehetővé számukra, hogy alacsony teljesítményük miatt közvetlen alkalmazást találjanak a járművekben, de szinte ideális megoldást jelentenek azoknak a mobileszközöknek, amelyeknél az akkumulátor élettartama kritikus.
Legújabb trendek
Bár a járművek üzemanyagcelláit már régóta gyártják, ezek a megoldások még nem terjedtek el. Ennek sok oka van. A legfontosabbak pedig a termelők gazdasági alkalmatlansága és nem hajlandósága a megfizethető üzemanyag előállítására. A megújuló energiaforrásokra való áttérés természetes folyamatának felgyorsítására tett kísérletek - ahogy az várható volt - nem vezettek semmi jóhoz. Természetesen a mezőgazdasági termékek drága drágulásának oka inkább nem abban rejlik, hogy elkezdték tömegesen átalakítani őket bioüzemanyaggá, hanem abban, hogy sok afrikai és ázsiai ország nem képes elegendő terméket előállítani. hogy kielégítse a termékek iránti hazai keresletet.
Nyilvánvaló, hogy a bioüzemanyagok használatának megtagadása nem vezet az élelmiszerek világpiaci helyzetének jelentős javulásához, ellenkezőleg, csapást mérhet az európai és amerikai gazdákra, akik hosszú évek óta először lehetőség jó pénz keresésére. De ennek a kérdésnek az etikai aspektusát nem lehet leírni, mivel csúnya a "kenyeret" tankokban tölteni, amikor emberek milliói éheznek. Ezért különösen az európai politikusok most hűvösebbek lesznek a biotechnológiával kapcsolatban, amit a megújuló energiaforrásokra való áttérés stratégiájának felülvizsgálata már megerősít.
Ebben a helyzetben a mikroelektronikának az üzemanyagcellák legígéretesebb alkalmazási területévé kell válnia. Itt van a legnagyobb esélye az üzemanyagcelláknak, hogy meg tudják szerezni a lábukat. Először is, azok, akik mobiltelefont vásárolnak, hajlandóbbak kísérletezni, mint mondjuk az autóvásárlók. Másodszor, hajlandóak pénzt költeni, és általában nem idegenkednek a "világ megmentésétől". Ennek megerősítése az iPod Nano piros "Bono" verziójának elsöprő sikere, amelynek értékesítéséből származó pénz egy része a Vöröskereszt számlájára került.
"Bono" - az Apple iPod Nano változata
Azok között, akik figyelmét a hordozható elektronika üzemanyagcelláira fordították, vannak olyan vállalatok, amelyek korábban az üzemanyagcellák létrehozására szakosodtak, és most egyszerűen új alkalmazási területet nyitottak meg, valamint a mikroelektronika vezető gyártói. Például a közelmúltban az MTI Micro, amely a mobil elektronikai eszközökhöz készült metanolos üzemanyagcellák gyártását célozta meg, bejelentette, hogy 2009 -ben megkezdi a tömeggyártást. Bemutatta a világ első, metanolos üzemanyagcellákon alapuló GPS -készülékét is. A vállalat képviselői szerint a közeljövőben termékei teljesen felváltják a hagyományos lítium-ion akkumulátorokat. Igaz, először nem lesznek olcsók, de ez a probléma minden új technológiát kísér.
Egy olyan vállalat számára, mint a Sony, amely nemrég bemutatta a multimédiás rendszer táplálására szolgáló DMFC -eszköz verzióját, ezek a technológiák újdonságok, de komolyan szándékoznak nem tévedni egy ígéretes új piacon. A Sharp a maga részéről ennél is tovább ment, és a közelmúltban világrekordot állított fel egy köbcentiméteres 0,3 wattos metanol fajlagos energiakapacitására prototípusú üzemanyagcellájával. Még sok ország kormánya is megegyezett, hogy találkozik ezen üzemanyagcellák gyártóival. Tehát az USA, Kanada, Nagy -Britannia, Japán és Kína repülőterei a metanol toxicitása és gyúlékonysága ellenére megszüntették a kabinban történő szállítás korábban meglévő korlátozásait. Természetesen ez csak a tanúsított, legfeljebb 200 ml -es üzemanyagcellákra érvényes. Mindazonáltal ez ismét megerősíti, hogy nemcsak a rajongók, hanem az államok is érdeklődnek e fejlemények iránt.
Igaz, a gyártók továbbra is megpróbálják biztonságosan játszani, és főként tartalék áramellátó rendszerként kínálnak üzemanyagcellákat. Az egyik ilyen megoldás az üzemanyagcella és a tárolóakkumulátor kombinációja: amíg van üzemanyag, folyamatosan tölti az akkumulátort, és miután lemerült, a felhasználó egyszerűen lecseréli az üres patront egy új, metanollal ellátott tartályra. Egy másik népszerű tendencia az üzemanyagcellás töltők létrehozása. Használhatja őket útközben. Az akkumulátorokat azonban nagyon gyorsan fel tudják tölteni. Más szóval, a jövőben lehetséges, hogy mindenki ilyen "foglalatot" fog hordani a zsebében. Ez a megközelítés különösen releváns lehet a mobiltelefonok esetében. A laptopok viszont belátható időn belül beszerezhetnek beépített üzemanyagcellákat, amelyek ha nem is teljesen helyettesítik a "konnektorból" történő töltést, akkor legalább komoly alternatívává válnak.
Tehát a legnagyobb német vegyipari vállalat, a BASF előrejelzése szerint, amely nemrégiben bejelentette, hogy Japánban megkezdik az üzemanyagcellák fejlesztési központjának építését, 2010 -re ezeknek az eszközöknek a piaca 1 milliárd dollár lesz. Elemzői ugyanakkor az üzemanyagcellák piacának 2020 -ra 20 milliárd dollárra való növekedését jósolják. Egyébként ebben a központban a BASF üzemanyagcellák kifejlesztését tervezi a hordozható elektronika (különösen a laptopok) és a helyhez kötött energiarendszerek számára. Ennek a vállalkozásnak a helyét nem véletlenül választották ¬ e technológiák fő vásárlói, a német cég helyi cégeket lát.
Következtetés helyett
Természetesen nem szabad elvárni az üzemanyagcelláktól, hogy lecserélik a meglévő áramellátó rendszert. Mindenesetre a belátható jövőben. Ez kétélű kard: a hordozható erőművek minden bizonnyal hatékonyabbak, mivel nincsenek veszteségek a villamos energia fogyasztóhoz való eljuttatásával kapcsolatban, de azt is figyelembe kell venni, hogy komoly versenytársává válhatnak a központosított tápellátó rendszert csak akkor, ha ezekhez a létesítményekhez központosított üzemanyag -ellátó rendszert hoznak létre. Vagyis az "aljzatot" végül egy olyan csővel kell helyettesíteni, amely a szükséges reagenseket minden házba és minden zugba szállítja. És ez nem pontosan ugyanaz a szabadság és függetlenség a külső áramforrásoktól, amelyekről az üzemanyagcellák gyártói beszélnek.
Ezeknek az eszközöknek vitathatatlan előnye van a töltési sebesség formájában - egyszerűen kicserélték a metanol patront (szélsőséges esetekben kinyitották a Jack Daniel's trófeát), és ismét felugrottak a Louvre lépcsőjén. Két órán keresztül 2-3 naponta újratölteni, akkor valószínűtlen, hogy a patroncsere formájában, csak szaküzletekben értékesített alternatívát a tömeges felhasználó akár kéthetente egyszer is megkívánja. Az üzemanyag eléri a végső fogyasztót, az árának lesz ideje felnőni.
Másrészt a hagyományos töltés kombinációja az „aljzatból”, az üzemanyagcellákból és más alternatív energiaellátó rendszerekből (például napelemekből) megoldást jelenthet az energiaforrások diverzifikálására és az ökológiai típusokra való átállás problémájára. Az üzemanyagcellák azonban széles körben használhatók az elektronikai termékek egy bizonyos csoportján. Ezt megerősíti az a tény, hogy a Canon nemrég szabadalmaztatta saját üzemanyagcelláit digitális fényképezőgépekhez, és bejelentette stratégiáját ezen technológiák megoldásaiba való bevezetésére. Ami a laptopokat illeti, ha az üzemanyagcellák a közeljövőben elérik őket, akkor valószínűleg csak tartalék áramellátó rendszerként. Most például főleg csak külső töltőmodulokról beszélünk, ráadásul laptophoz csatlakoztatva.
Ezeknek a technológiáknak azonban hosszú távon nagy fejlődési kilátásai vannak. Különösen a következő néhány évtizedben bekövetkező olajéhínség fényében. Ilyen körülmények között fontosabb, még csak nem is az, hogy milyen olcsó lesz az üzemanyagcellák gyártása, hanem az, hogy mennyi lesz az üzemanyag -előállítás számukra a petrolkémiai iparágtól függetlenül, és képes lesz -e fedezni az igényt.
Nissan hidrogén üzemanyagcella
A mobil elektronika minden évben javul, egyre elterjedtebb és hozzáférhetőbb: PDA -k, laptopok, mobil és digitális eszközök, képkeret stb. Mindegyiket folyamatosan frissítik új funkciókkal, nagy monitorokkal, vezeték nélküli kommunikációval, erősebb processzorokkal, miközben csökken méretben ... Az energiatechnológiák a félvezető technológiával ellentétben nem mennek ugrásszerűen.
Az ipar eredményeinek táplálásához rendelkezésre álló elemek és akkumulátorok elégtelenné válnak, ezért az alternatív források kérdése nagyon éles. Az üzemanyagcellák messze a legígéretesebb irányok. Működésük elvét még 1839 -ben fedezte fel William Grove, aki a víz elektrolízisének megváltoztatásával villamos energiát állított elő.
Videó: Dokumentumfilm, Üzemanyagcellák a közlekedéshez: múlt, jelen, jövő
Az üzemanyagcellák érdeklik az autógyártókat, és az űrhajók gyártói is érdeklődnek irántuk. 1965 -ben még Amerika is tesztelte őket az űrbe indított Gemini 5 űrszondán, később pedig az Apollón. Több millió dollárt fektetnek be az üzemanyagcellákkal kapcsolatos kutatásokba még ma is, amikor problémák merülnek fel a környezetszennyezéssel, a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származó növekvő üvegházhatású gázok kibocsátásával, amelyek tartaléka szintén nem végtelen.
Az üzemanyagcella, amelyet gyakran elektrokémiai generátornak is neveznek, a következő módon működik.
Mint az akkumulátorok és az elemek, galvanikus elem, de azzal a különbséggel, hogy a hatóanyagokat külön tárolják benne. Az elektródákhoz használat közben kerülnek. A negatív tüzelőanyagon éghet a természetes tüzelőanyag vagy az abból nyert bármely anyag, amely lehet gáz halmazállapotú (például hidrogén és szén -monoxid) vagy folyékony, például alkoholok. Az oxigén általában reagál a pozitív elektródára.
De egy látszólag egyszerű cselekvési elvet nem könnyű a valóságba átültetni.
Videó: Csináld magad a hidrogén üzemanyagcellát
Sajnos nem rendelkezünk fényképekkel arról, hogyan kell kinéznie ennek az üzemanyag -elemnek, reméljük a fantáziáját.
Kis teljesítményű üzemanyagcellát saját kezűleg akár az iskolai laboratóriumban is elkészíthet. Szükséges egy régi gázálarc, több darab plexi, alkáli és vizes etil -alkoholos oldat (egyszerűbben vodka) felhalmozása, amelyek "üzemanyagként" szolgálnak az üzemanyagcellához.
Először is szüksége van egy házra az üzemanyagcellához, amely jobb plexiből készül, legalább öt milliméter vastag. A belső válaszfalak (öt rekesz belsejében) kissé vékonyabbak lehetnek - 3 cm. A plexi ragasztásához használja a következő összetételű ragasztót: hat gramm plexiforgácsot feloldunk száz gramm kloroformban vagy diklór -etánban (csuklya alatt) .
Most lyukat kell fúrni a külső falba, amelybe egy gumidugón keresztül 5-6 centiméter átmérőjű vízelvezető üvegcsövet kell behelyezni.
Mindenki tudja, hogy a bal alsó sarokban lévő periódusos rendszerben a legaktívabb fémek találhatók, és a nagy aktivitású metalloidok a jobb felső sarokban található táblázatban, azaz az elektronok adományozásának képessége felülről lefelé és jobbról balra javul. Azok az elemek, amelyek bizonyos körülmények között képesek fémként vagy metalloidként megnyilvánulni, az asztal közepén vannak.
Most a második és a negyedik rekeszbe aktív gázt öntünk a gázálarcból (az első válaszfal és a második, valamint a harmadik és a negyedik között), amely elektródaként fog működni. Annak érdekében, hogy a szén ne folyhasson ki a lyukakon, nejlonszövetbe helyezhető (női nejlonharisnya alkalmas). BAN BEN
Az üzemanyag az első kamrában kering, az ötödikben oxigénellátó - levegő. Az elektródák között elektrolit lesz, és annak megakadályozása érdekében, hogy ne szivárogjon be a légkamrába, be kell áztatni benzinben lévő paraffinoldattal, mielőtt a negyedik kamrát levegővel töltött elektrolithoz töltik (az arány 2 gramm paraffin és fél pohár benzin). Egy szénrétegre rézlemezeket kell (enyhén préselni) felhelyezni, amelyekhez a vezetékek forrasztva vannak. Rajtuk keresztül az áram elterelődik az elektródákról.
Csak az elem feltöltése marad. Ehhez vodkára van szükség, amelyet vízzel 1: 1 arányban kell hígítani. Ezután óvatosan adjon hozzá háromszáz -háromszázötven gramm maró káliumot. Az elektrolit esetében 70 gramm maró káliumot feloldunk 200 gramm vízben.
Az üzemanyagcella készen áll a vizsgálatra. Most egyszerre kell üzemanyagot öntenie az első kamrába, és elektrolitot a harmadikba. Az elektródákhoz csatlakoztatott voltmérőnek 07 voltról 0,9 -re kell mutatnia. Az elem folyamatos működésének biztosítása érdekében el kell távolítani a kiégett fűtőelemeket (öntsük egy pohárba), és új üzemanyagot kell hozzáadni (gumicsövön keresztül). Az adagolási sebességet a cső összenyomásával állítják be. Így néz ki egy üzemanyagcella működése laboratóriumi körülmények között, amelynek teljesítménye érthetően alacsony.
Videó: Üzemanyagcella vagy örök akkumulátor otthon
Ahhoz, hogy a hatalom nagyobb legyen, a tudósok már régóta foglalkoznak ezzel a problémával. A metanol és az etanol üzemanyagcellák aktív fejlesztési acélban vannak. De sajnos még nincs mód gyakorolni őket.
Alternatív áramforrásként tüzelőanyag -cellát választottak, mivel a hidrogén égésének végterméke a víz. A probléma csak egy olcsó és hatékony módszer megtalálására vonatkozik a hidrogén előállítására. A hidrogéngenerátorok és üzemanyagcellák fejlesztésébe fektetett kolosszális alapok nem hozhatnak gyümölcsöt, így a technológiai áttörés és a mindennapi életben való valódi felhasználásuk csak idő kérdése.
Már ma az autóipar szörnyei: A General Motors, a Honda, a Dreimler Coaisler, a Ballard olyan buszokat és autókat mutat be, amelyek üzemanyagcellákkal működnek, teljesítményük eléri az 50 kW -ot. A biztonsággal, megbízhatósággal és költséggel kapcsolatos problémákat azonban még nem oldották meg. Amint már említettük, a hagyományos áramforrásokkal - elemekkel és akkumulátorokkal ellentétben - ebben az esetben az oxidálószert és az üzemanyagot kívülről szállítják, és az üzemanyagcella csak közvetít a folyamatban lévő reakcióban az üzemanyag elégetése és a felszabadult energia elektromos árammá alakítása érdekében. Az "égés" csak akkor következik be, ha az elem áramot szállít a terheléshez, mint egy dízel elektromos generátor, de generátor és dízelmotor nélkül, valamint zaj, füst és túlmelegedés nélkül. Ugyanakkor a hatékonyság sokkal magasabb, mivel nincsenek köztes mechanizmusok.
Videó: Hidrogén üzemanyagcellás jármű
Nagy reményeket fűznek a nanotechnológia és a nanoanyagok alkalmazásához amelyek elősegítik az üzemanyagcellák miniatürizálását, miközben növelik teljesítményüket. Vannak olyan jelentések, amelyek szerint szuperhatékony katalizátorokat hoztak létre, valamint olyan tüzelőanyag-cellákat, amelyek nem rendelkeznek membránnal. Ezekben az oxidálószerrel együtt üzemanyagot (például metánt) szállítanak az elemhez. Érdekes megoldások azok, ahol a levegőben oldott oxigént használják oxidálószerként, és a szennyezett vizekben felhalmozódó szerves szennyeződéseket tüzelőanyagként. Ezek az úgynevezett bioüzemanyag-cellák.
Az üzemanyagcellák a szakértők szerint a következő években léphetnek be a tömegpiacra
Ősi arzenál a Horizon Zero Dawn egyik mellékküldetése. Akkor kezdődik, amikor megtalálja az elsőt benzintank, vagy egy titkos bunker páncéllal Ultraweave (Shieldweaver)... A befejezéshez meg kell találnia az összes üzemanyagot, rejtvényeket kell megoldania a bunkerben, és el kell vennie a páncélt. Ebben az útmutatóban megmutatjuk, hogyan kell végrehajtani az Ancient Arsenal Horizon Zero Dawn küldetést.
A páncélos bunker a térkép keleti oldalán található, a Ryskars övezetétől délnyugatra fekvő romokban és a kereskedőtől északnyugatra. Megtalálhatja őket, ha felmászik a sziklákra. A tetején ugorj le a lyukba, ne félj, lesz víz. Ha korábban vadászott Fémes virágok, már tudnia kell a helyszínről Ősi arzenál... Ez ugyanaz a hely.
 |  |
Gyűjtenie kell 5 üzemanyagcella a holo-lock aktiválásához és a rejtvények megoldásához. Mindegyik megtalálható a fő küldetések folyamán, az első kivételével. Ha először hiányzik, később visszatérhet hozzájuk. Zöld ikonokként jelennek meg, ha a közelben tartózkodik, és mindegyik megtalálható a régi bunkerekben és romokban.
Üzemanyagcella # 1: Az első elem a bunkerben fekszik a játék legelején, ahol Aloy megtalálja a szemellenzőjét. Amíg Aloy gyerek, nem fog tudni eljutni hozzá. Ezt megteheti második látogatása során. Keresse meg az ajtónyílást elzáró cseppkövek képződését. Lándzsával összetörhetők.
 |  |
Üzemanyagcella # 2: Megtalálható a Maw of the Mountain -ban Nagyszerű anya... Itt ébred fel Aloy, elveszítve minden felszerelését a Beavatási küldetés után. Az elem helye az, ahol megtalálta a felszerelését. Keressen egy zárt ajtót, bal oldalán van egy kis lyuk, ahová beléphet. Másszon át rajta, és vegye a második elemet.
 |  |
Üzemanyagcella # 3: Ez az elem megtalálható a romokban A halál kincse a térkép északkeleti részén. Az ajtó mögött, három holo-zárral, vizsgálja meg a fiókot, és keresse meg az elemet.
 |  |
Üzemanyagcella # 4: Keresse meg ezt az elemet a küldetésben Mesterhatár... Ez az a küldetés, amelynek végén Aloy egy romos tárgyalóteremben fejeződik be, miután megtudja a gépek eredetét. Nézzen keletre az asztaltól. Látni fog egy sziklát, amelyen fel lehet mászni. Folytassa az emeletet, amíg meg nem találja a negyedik elemet.
 |  |
Üzemanyagcella # 5: Elviheti a küldetésre Elesett hegy romokban Meleg miniszterelnök... Miután beszélgettünk a műhelyben a Csenddel, az ajtó mögött, menjünk le a bányába, amikor kilépünk a bal oldali barlangból, van egy titkos ösvény, amelyen keresztül be lehet jutni a hegyi alagútba. Menjen oda, amíg meg nem látja a polcot az utolsó üzemanyagcellával.
 |  |  |
Ha megvan az összes üzemanyagcella, menjen vissza a romokhoz, ahol megtalálta a páncélt. Helyezze be az első két üzemanyagcellát a hololockokba. Az ajtó kinyitására vonatkozó tipp a jobb oldali terminálon látható. A kód 24 órás formátumban jelzi az időt. Fordítsa el a zárakat ebben a sorrendben: fel, jobbra, Lefele, balra, fel.
Az üzemanyagcella olyan eszköz, amely hatékonyan termel hőt és egyenáramot egy elektrokémiai reakció révén, és hidrogénben gazdag üzemanyagot használ. Elvileg hasonló az akkumulátorhoz. Szerkezetileg az üzemanyagcellát elektrolit képviseli. Hogyan figyelemre méltó? Ugyanazokkal az akkumulátorokkal ellentétben a hidrogén üzemanyagcellák nem tárolnak elektromos energiát, nincs szükségük áramra az újratöltéshez, és nem merülnek le. A sejtek addig termelnek áramot, amíg levegő- és üzemanyag -ellátottságuk van.
A különbség az üzemanyagcellák és más áramfejlesztők között az, hogy működés közben nem égetik el az üzemanyagot. Ennek a funkciónak köszönhetően nincs szükségük nagynyomású rotorokra, nem bocsátanak ki hangos zajt és rezgést. Az üzemanyagcellákban az áramot csendes elektrokémiai reakció okozza. Az ilyen eszközökben lévő tüzelőanyag kémiai energiája közvetlenül vízzé, hővé és villamos energiává alakul.
Az üzemanyagcellák rendkívül hatékonyak és nem bocsátanak ki nagy mennyiségű üvegházhatású gázt. A cellák működése során kibocsátott termék kis mennyiségű víz gőz és szén -dioxid formájában, amely nem bocsát ki, ha tiszta hidrogént használnak üzemanyagként.
Az 1950-es és 1960-as években a NASA feltörekvő energiaigénye a hosszú távú űrutazásokhoz az egyik legkritikusabb feladatot idézte elő az akkor létező üzemanyagcellák számára. Az alkáli cellák oxigént és hidrogént használnak üzemanyagként, amelyek egy elektrokémiai reakció során az űrrepülés során hasznos melléktermékké - elektromos áram, víz és hő - alakulnak át.
Az üzemanyagcellákat először a 19. század elején fedezték fel - 1838 -ban. Ugyanakkor megjelentek az első információk a hatékonyságukról.
Az üzemanyagcellákon alkáli elektrolitokat használó munka az 1930 -as évek végén kezdődött. A nagynyomású nikkelezett elektródákkal ellátott cellákat csak 1939 -ben találták fel. A II.
Az 1950 -es és 1980 -as években nőtt az érdeklődés irántuk, amelyet az üzemanyaghiány jellemez. A világ országai világszerte megkezdték a levegőszennyezés és a környezetszennyezés kezelését annak érdekében, hogy környezetbarát módszereket fejlesszenek ki az áramtermeléshez. Az üzemanyagcellák gyártásának technológiája jelenleg aktív fejlesztés alatt áll.
Hőt és áramot termelnek az üzemanyagcellák egy elektrokémiai reakció eredményeként, katód, anód és elektrolit felhasználásával.
A katódot és az anódot protonvezető elektrolit választja el. Miután a katódhoz oxigént, az anódhoz hidrogént juttattak, kémiai reakció indul el, meleget, áramot és vizet eredményezve.
Disszociál az anódkatalizátoron, ami elektronok elvesztéséhez vezet. A hidrogénionok az elektroliton keresztül lépnek be a katódba, míg az elektronok áthaladnak a külső elektromos hálózaton, és egyenáramot hoznak létre, amelyet a berendezés táplálására használnak. A katód katalizátoron lévő oxigénmolekula egyesül egy elektronnal és egy bejövő protonnal, végül vizet képezve, amely az egyetlen reakciótermék.
Egy adott típusú üzemanyagcella kiválasztása az alkalmazási területétől függ. Minden üzemanyagcella két fő kategóriába sorolható - magas hőmérséklet és alacsony hőmérséklet. Utóbbiak tiszta hidrogént használnak üzemanyagként. Az ilyen eszközök általában megkövetelik az elsődleges tüzelőanyag tiszta hidrogénné történő átalakítását. Az eljárást speciális berendezésekkel hajtják végre.
A magas hőmérsékletű üzemanyagcelláknak erre nincs szükségük, mert magas hőmérsékleten alakítják át az üzemanyagot, így nincs szükség hidrogéninfrastruktúrára.
A hidrogén üzemanyagcellák működésének elve azon alapul, hogy a kémiai energiát hatástalan égési folyamatok nélkül elektromos energiává alakítják át, és a hőenergiát mechanikai energiává alakítják át.
A hidrogén üzemanyagcellák olyan elektrokémiai berendezések, amelyek az energia hatékony „hideg” elégetésével áramot termelnek. Az ilyen eszközöknek több típusa létezik. A legígéretesebb technológia a hidrogén-levegő üzemanyagcellák, amelyek PEMFC protoncserélő membránnal vannak felszerelve.
A protonvezető polimer membránt két elektróda - a katód és az anód - elválasztására tervezték. Mindegyiket egy szén mátrix képviseli, amelyen katalizátor van elhelyezve. disszociál az anódkatalizátoron, elektronokat ad. A kationokat a membránon keresztül vezetik a katódhoz, azonban az elektronok átkerülnek a külső áramkörbe, mivel a membránt nem elektronok továbbítására tervezték.
A katód katalizátoron lévő oxigénmolekula egyesül az elektromos áramkör elektronjával és egy bejövő protonnal, végül vizet képezve, amely a reakció egyetlen terméke.
A hidrogén üzemanyagcellákat membrán-elektróda szerelvények gyártására használják, amelyek az energiarendszer fő generáló elemei.
Közülük ki kell emelni:
Nagy hatékonyságuk miatt a hidrogén üzemanyagcellákat különböző területeken használják:
A hidrogén -peroxidon alapuló üzemanyagcellák széles körű alkalmazása csak egy hatékony hidrogén -előállítási módszer megalkotása után lesz lehetséges. Új ötletekre van szükség a technológia aktív használatához, nagy reményeket fűzve a bioüzemanyag -cellák és a nanotechnológia koncepciójához. Néhány vállalat viszonylag nemrégiben bocsátott ki különböző fémeken alapuló hatékony katalizátorokat, amelyekkel egy időben megjelentek az információk a membrán nélküli üzemanyagcellák létrehozásáról, ami lehetővé tette az előállítási költségek jelentős csökkentését és az ilyen eszközök tervezésének egyszerűsítését. A hidrogén üzemanyagcellák előnyei és jellemzői nem haladják meg fő hátrányukat - a magas költségeket, különösen a szénhidrogén készülékekkel összehasonlítva. Egy hidrogénerőmű létrehozása legalább 500 ezer dollárt igényel.
Egy kis teljesítményű üzemanyagcella önállóan létrehozható egy közönséges otthoni vagy iskolai laboratóriumban. A felhasznált anyagok egy régi gázálarc, plexi darabok, etil -alkohol és lúg vizes oldata.
A hidrogén üzemanyagcella teste kézzel készül legalább öt milliméter vastagságú plexiből. A rekeszek közötti válaszfalak vékonyabbak lehetnek - körülbelül 3 milliméter. A plexiüveget kloroformból vagy diklór -etánból és plexiforgácsból készült speciális ragasztóval ragasztják. Minden munkát csak akkor végezzen, amikor a motorháztető működik.
A tok külső falába 5-6 centiméter átmérőjű lyukat fúrnak, amelybe gumidugót és leeresztő üvegcsövet helyeznek. A gázálarcból származó aktív szenet az üzemanyagcella második és negyedik rekeszébe öntik - elektródaként fogják használni.
Az üzemanyagot az első kamrában keringetik, míg az ötödiket levegővel töltik fel, ahonnan oxigént szállítanak. Az elektródák közé öntött elektrolitot paraffin és benzin oldatával impregnálják, hogy ne kerüljön a légkamrába. A szénrétegre rézlemezeket és hozzájuk forrasztott vezetékeket helyeznek, amelyeken keresztül az áramot elterelik.
Az összeszerelt hidrogén üzemanyagcellát 1: 1 arányban vízzel hígított vodkával töltik fel. A kapott keverékhez óvatosan kálium -hidroxidot adunk: 70 gramm kálium feloldódik 200 gramm vízben.
Mielőtt az üzemanyagcellát hidrogénnel tesztelik, az első kamrába üzemanyagot öntenek, a harmadikba pedig elektrolitot. Az elektródákhoz csatlakoztatott voltmérő leolvasásának 0,7-0,9 volt között kell lennie. A cella folyamatos működésének biztosítása érdekében ki kell üríteni a kiégett fűtőelemeket, és új üzemanyagot kell önteni a gumicsövön keresztül. A cső összenyomásával az üzemanyag betáplálási sebessége beállítható. Az ilyen, otthon összeállított hidrogén üzemanyagcelláknak kis teljesítményük van.
