Календарь новостей

« Июль 2024 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
1	2	3	4	5	6	7
8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21
22	23	24	25	26	27	28
29	30	31

Электростанция на топливных элементах

Источник: phys.org

Компания Redox Power Systems LLC и исследователи из Университета Мэриленда (США) объявили о новом колоссальном достижении в технологии топливных элементов. Разработка может использоваться для постоянного обеспечения электроэнергией предприятий, жилых домов и даже автомобилей. При этом размеры системы и расходы на нее в 10 раз ниже, чем у современных установок на топливных элементах. Цель устройства PowerSERG 2-80 (другое название «Куб») — генерировать электричество и/или тепловую энергию локально или в небольшой сети, по цене, сопоставимой с обычными источниками электроэнергии. При этом система почти непроницаема для ураганов, гроз и других подобных опасностей, и испускает меньшее количество углекислого газа и загрязняющих веществ, чем традиционные электростанции. По размерам «Куб» чуть больше посудомоечной машины, он может быть установлен в подвале или на крыше. В нем почти нет двигающихся деталей, поэтому он работает очень тихо.

Первое поколение установок рассчитано на работу на природном газе, их можно будет подключать к стационарным газопроводящим коммуникациям. Но в принципе, устройство сможет работать и на других видах топлива — пропане, бензине, биотопливе и водороде. Топливо используется гораздо эффективнее, чем в двигателе внутреннего сгорания, и КПД может достигать 80% при получении электрической и тепловой энергии. В основе PowerSERG 2-80 — стеки твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), разработанных специалистами Университета Мэриленда под руководством профессора Эрика Ваксмана. Площадь поверхности каждого элемента — всего десять квадратных сантиметров, а толщина — 1 мм. Подобно аккумулятору, каждый элемент имеет катод, анод и электролит (твердотельный). На этом аналогии заканчиваются. В отличие от батарей, топливные элементы не хранят электричество, а производят его химическим путем.

Над катодом пропускается воздух, из которого вытягиваются ионы кислорода. Затем эти ионы встречаются с топливом, которое пропускается под анодом, и окисляют его. В итоге получается электричество и некоторое количество воды. Материалы, из которых изготовлен топливный элемент, имеют критическое значение, и именно в их разработке заключается заслуга профессора Ваксмана и его коллег. Две главные проблемы ТОТЭ — это высокая рабочая температура и высокая стоимость. Ученые смогли решить обе. Обычные ТОТЭ работают при температуре, достигающей 950є C. Из-за этого установка не может легко включаться и выключаться. Кроме того, для безопасности системы требуются корпус из дорогостоящих жаропрочных сплавов. Команда Ваксмана смогла снизить рабочую температуру ТОТЭ до 650є C, а в будущем она может понизиться и до 300є C. При таких температурах система может включиться гораздо быстрее, работать с большей надежностью. А сами элементы можно разместить в кубе с деталями из обычной нержавеющей стали, без дорогих сплавов.

Но и это еще не все. Новые ТОТЭ генерируют в 10 раз большую мощность, чем существующие аналоги (плотность мощности составляет около 2 Вт на квадратный сантиметр). В итоге для производства того же количества энергии требуется в 10 раз меньше элементов, что позволяет сократить расходы на создание системы и размеры установок. Достижения профессора Ваксмана и его команды получили высокую оценку Уоррена Цитрина, генерального директора Redox. Как отмечает г-н Цитрин, новая технология позволяет создавать системы на порядок меньше, на порядок легче и на порядок дешевле существующих аналогов. Производство «Кубов» компания планирует начать уже в 2014 году. Первая модель будет рассчитана на 25 кВт. Этой мощности хватить для обеспечения АЗС среднего размера, продуктового магазина или небольшого торгового центра. Затем будут представлены модели на 5 кВт (для среднего американского дома) и на 80 кВт (для крупных объектов). «Кубики» могут быть объединены по модульному принципу, для обеспечения большей мощности.

Подготовлено по материалам (источник): phys.org
Дата: 16 августа 2013
Другие новости, которые читают вместе с этой: Производство электроэнергии напрямую из биомассы Новые мощные микробатареи Горячий карманный зарядник сохраняет природу Бифункциональный катализатор для топливных элементов и аккумуляторов Болотное электричество Российские ученые представили комбинированный топливный элемент