Τοποθετώ το εξάρτημα του εύκαμπτου σωλήνα πλήρωσης στο λαιμό πλήρωσης καυσίμου και το γυρίζω κατά μισή στροφή για να σφραγίσω τη σύνδεση. Ένα κλικ του διακόπτη εναλλαγής - και το LED που αναβοσβήνει στην αντλία βενζίνης με μια τεράστια επιγραφή h3 υποδηλώνει ότι ο ανεφοδιασμός έχει ξεκινήσει. Ένα λεπτό - και η δεξαμενή είναι γεμάτη, μπορείτε να πάτε!

Τα κομψά περιγράμματα του αμαξώματος, η εξαιρετικά χαμηλή ανάρτηση, οι χαμηλού προφίλ κηλίδες αναδεικνύουν μια πραγματική αγωνιστική φυλή. Μέσα από το διαφανές κάλυμμα, είναι ορατό ένα περίπλοκο δίκτυο αγωγών και καλωδίων. Κάπου έχω ήδη δει παρόμοια λύση... Α ναι, στο Audi R8 ο κινητήρας φαίνεται και από το πίσω παράθυρο. Αλλά στο Audi είναι παραδοσιακή βενζίνη και αυτό το αυτοκίνητο λειτουργεί με υδρογόνο. Όπως και η BMW Hydrogen 7, αλλά σε αντίθεση με την τελευταία, δεν υπάρχει κινητήρας εσωτερικής καύσης. Τα μόνα κινούμενα μέρη είναι ο μηχανισμός διεύθυνσης και ο ρότορας του ηλεκτροκινητήρα. Και η ενέργεια για αυτό παρέχεται από μια κυψέλη καυσίμου. Αυτό το αυτοκίνητο κατασκευάστηκε από τη Σιγκαπούρικη εταιρεία Horizon Fuel Cell Technologies, που ειδικεύεται στην ανάπτυξη και παραγωγή κυψελών καυσίμου. Το 2009, η βρετανική εταιρεία Riversimple παρουσίασε ήδη ένα αστικό αυτοκίνητο υδρογόνου που τροφοδοτείται από κυψέλες καυσίμου Horizon Fuel Cell Technologies. Αναπτύχθηκε σε συνεργασία με τα Πανεπιστήμια της Οξφόρδης και του Κράνφιλντ. Αλλά το Horizon H-racer 2.0 είναι μια σόλο εξέλιξη.

Η κυψέλη καυσίμου αποτελείται από δύο πορώδη ηλεκτρόδια επικαλυμμένα με ένα στρώμα καταλύτη και χωρισμένα από μια μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων. Το υδρογόνο στον καταλύτη ανόδου μετατρέπεται σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια, τα οποία ταξιδεύουν μέσω της ανόδου και ενός εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος στην κάθοδο, όπου το υδρογόνο και το οξυγόνο ανασυνδυάζονται για να σχηματίσουν νερό.

"Πηγαίνω!" - ο αρχισυντάκτης με σπρώχνει με τον αγκώνα του σε ύφος Γκαγκάριν. Αλλά όχι τόσο γρήγορα: πρώτα πρέπει να "ζεστάνετε" την κυψέλη καυσίμου σε μερικό φορτίο. Αλλάζω τον διακόπτη εναλλαγής στη λειτουργία "θέρμανσης" και περιμένω τον καθορισμένο χρόνο. Στη συνέχεια, για κάθε ενδεχόμενο, συμπληρώνω τη δεξαμενή μέχρι να γεμίσει. Τώρα πάμε: το αυτοκίνητο, με τον κινητήρα να βουίζει ομαλά, προχωρά. Η δυναμική είναι εντυπωσιακή, αν και, παρεμπιπτόντως, τι άλλο μπορείτε να περιμένετε από ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο - η ροπή είναι σταθερή σε οποιαδήποτε ταχύτητα. Αν και όχι για πολύ - μια γεμάτη δεξαμενή υδρογόνου διαρκεί μόνο λίγα λεπτά (η Horizon υπόσχεται να κυκλοφορήσει μια νέα έκδοση στο εγγύς μέλλον, στην οποία το υδρογόνο δεν αποθηκεύεται ως αέριο υπό πίεση, αλλά συγκρατείται από ένα πορώδες υλικό στον προσροφητή ). Και, ειλικρινά μιλώντας, δεν είναι πολύ ελεγχόμενο - υπάρχουν μόνο δύο κουμπιά στο τηλεχειριστήριο. Αλλά σε κάθε περίπτωση, είναι κρίμα που αυτό είναι μόνο ένα ραδιοελεγχόμενο παιχνίδι, το οποίο μας κόστισε 150 $. Δεν θα μας πείραζε να οδηγήσουμε ένα πραγματικό αυτοκίνητο με κυψέλες καυσίμου για ισχύ.

Η δεξαμενή, ένα ελαστικό δοχείο από καουτσούκ μέσα σε ένα άκαμπτο περίβλημα, τεντώνεται κατά τον ανεφοδιασμό και λειτουργεί ως αντλία καυσίμου, «συμπιέζοντας» το υδρογόνο μέσα στην κυψέλη καυσίμου. Για να μην «γεμίσει υπερβολικά» η δεξαμενή, ένα από τα εξαρτήματα συνδέεται με πλαστικό σωλήνα στη βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης έκτακτης ανάγκης.

ΒΕΝΖΙΝΑΔΙΚΟ

Κάντο μόνος σου

Το μηχάνημα Horizon H-racer 2.0 παρέχεται ως κιτ για συναρμολόγηση μεγάλης κλίμακας (τύπου do-it-yourself), μπορείτε να το αγοράσετε, για παράδειγμα, στο Amazon. Ωστόσο, η συναρμολόγησή της δεν είναι δύσκολη - απλώς τοποθετήστε την κυψέλη καυσίμου στη θέση της και στερεώστε την με βίδες, συνδέστε τους εύκαμπτους σωλήνες στη δεξαμενή υδρογόνου, την κυψέλη καυσίμου, το λαιμό πλήρωσης και τη βαλβίδα έκτακτης ανάγκης και το μόνο που μένει είναι να τοποθετήσετε το πάνω μέρος του αμάξωμα στη θέση του, χωρίς να ξεχνάμε τον μπροστινό και τον πίσω προφυλακτήρα. Το κιτ περιλαμβάνει έναν σταθμό ανεφοδιασμού που παράγει υδρογόνο με ηλεκτρόλυση νερού. Τροφοδοτείται από δύο μπαταρίες AA, και αν θέλετε η ενέργεια να είναι εντελώς «καθαρή», από ηλιακούς συλλέκτες (περιέχονται επίσης στο κιτ).

www.popmech.ru

Πώς να φτιάξετε μια κυψέλη καυσίμου με τα χέρια σας;

Φυσικά, η απλούστερη λύση στο πρόβλημα της διασφάλισης της συνεχούς λειτουργίας συστημάτων χωρίς καύσιμα είναι η αγορά έτοιμης δευτερεύουσας πηγής ενέργειας σε υδραυλική ή οποιαδήποτε άλλη βάση, αλλά σε αυτήν την περίπτωση σίγουρα δεν θα είναι δυνατό να αποφευχθούν πρόσθετες κοστίζει, και σε αυτή τη διαδικασία είναι αρκετά δύσκολο να εξεταστεί οποιαδήποτε ιδέα για φυγή δημιουργικής σκέψης. Επιπλέον, η κατασκευή μιας κυψέλης καυσίμου με τα χέρια σας δεν είναι καθόλου τόσο δύσκολη όσο νομίζετε με την πρώτη ματιά, και ακόμη και ο πιο άπειρος τεχνίτης μπορεί να αντιμετωπίσει την εργασία εάν το επιθυμεί. Επιπλέον, ένα περισσότερο από ευχάριστο μπόνους θα είναι το χαμηλό κόστος δημιουργίας αυτού του στοιχείου, γιατί παρά όλα τα πλεονεκτήματα και τη σημασία του, μπορείτε απολύτως εύκολα να αρκεστείτε με τα μέσα που έχετε ήδη στη διάθεσή σας.

Σε αυτήν την περίπτωση, η μόνη απόχρωση που πρέπει να ληφθεί υπόψη πριν ολοκληρώσετε την εργασία είναι ότι μπορείτε να φτιάξετε μια συσκευή εξαιρετικά χαμηλής κατανάλωσης με τα χέρια σας και η υλοποίηση πιο προηγμένων και πολύπλοκων εγκαταστάσεων θα πρέπει να αφεθεί σε ειδικευμένους ειδικούς. Όσον αφορά τη σειρά εργασίας και τη σειρά των ενεργειών, το πρώτο βήμα είναι να ολοκληρώσετε το σώμα, για το οποίο είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε πλεξιγκλάς με παχύ τοίχωμα (τουλάχιστον 5 εκατοστά). Για τη συγκόλληση των τοίχων της θήκης και την τοποθέτηση εσωτερικών χωρισμάτων, για τα οποία είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε λεπτότερο plexiglass (3 χιλιοστά είναι αρκετά), χρησιμοποιήστε ιδανικά κόλλα δύο σύνθετων, αν και αν θέλετε πραγματικά, μπορείτε να κάνετε μόνοι σας συγκόλληση υψηλής ποιότητας. χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες αναλογίες: ανά 100 γραμμάρια χλωροφόρμιου - 6 γραμμάρια ρινίσματα από το ίδιο πλεξιγκλάς.

Σε αυτή την περίπτωση, η διαδικασία πρέπει να πραγματοποιείται αποκλειστικά κάτω από κουκούλα. Για να εξοπλίσετε τη θήκη με το λεγόμενο σύστημα αποστράγγισης, είναι απαραίτητο να ανοίξετε προσεκτικά μια διαμπερή οπή στο μπροστινό της τοίχωμα, η διάμετρος της οποίας θα ταιριάζει ακριβώς με τις διαστάσεις του ελαστικού βύσματος, το οποίο χρησιμεύει ως ένα είδος παρεμβύσματος μεταξύ τη θήκη και τον γυάλινο σωλήνα αποστράγγισης. Όσον αφορά το μέγεθος του ίδιου του σωλήνα, ιδανικά το πλάτος του θα πρέπει να είναι πέντε έως έξι χιλιοστά, αν και όλα εξαρτώνται από τον τύπο της δομής που σχεδιάζεται. Είναι πιο πιθανό να πούμε ότι η παλιά μάσκα αερίου που αναφέρεται στη λίστα των απαραίτητων στοιχείων για την κατασκευή μιας κυψέλης καυσίμου θα προκαλέσει κάποια έκπληξη στους πιθανούς αναγνώστες αυτού του άρθρου. Εν τω μεταξύ, όλο το όφελος αυτής της συσκευής έγκειται στον ενεργό άνθρακα που βρίσκεται στα διαμερίσματα του αναπνευστήρα της, ο οποίος μπορεί αργότερα να χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρόδια.

Δεδομένου ότι μιλάμε για μια πούδρα σύσταση, για να βελτιώσετε το σχέδιο θα χρειαστείτε νάιλον κάλτσες, από τις οποίες μπορείτε εύκολα να φτιάξετε μια τσάντα και να βάλετε το κάρβουνο σε αυτήν, διαφορετικά απλά θα χυθεί από την τρύπα. Όσον αφορά τη λειτουργία διανομής, η συγκέντρωση του καυσίμου εμφανίζεται στον πρώτο θάλαμο, ενώ το οξυγόνο που είναι απαραίτητο για την κανονική λειτουργία της κυψέλης καυσίμου, αντίθετα, θα κυκλοφορεί στο τελευταίο, πέμπτο διαμέρισμα. Ο ίδιος ο ηλεκτρολύτης, που βρίσκεται μεταξύ των ηλεκτροδίων, πρέπει να εμποτιστεί σε ειδικό διάλυμα (βενζίνη με παραφίνη σε αναλογία 125 έως 2 χιλιοστόλιτρα) και αυτό πρέπει να γίνει πριν τοποθετηθεί ο ηλεκτρολύτης αέρα στο τέταρτο διαμέρισμα. Για να εξασφαλιστεί η σωστή αγωγιμότητα, πάνω από τον άνθρακα τοποθετούνται χάλκινες πλάκες με προ-συγκολλημένα σύρματα, μέσω των οποίων θα μεταδίδεται ηλεκτρική ενέργεια από τα ηλεκτρόδια.

Αυτό το στάδιο σχεδιασμού μπορεί να θεωρηθεί με ασφάλεια το τελικό στάδιο, μετά το οποίο φορτίζεται η τελική συσκευή, για την οποία θα χρειαστεί ηλεκτρολύτης. Για να το παρασκευάσετε, πρέπει να αναμίξετε αιθυλική αλκοόλη με απεσταγμένο νερό σε ίσα μέρη και να αρχίσετε σταδιακά να εισάγετε καυστικό κάλιο σε αναλογία 70 γραμμαρίων ανά ποτήρι υγρού. Η πρώτη δοκιμή της κατασκευασμένης συσκευής περιλαμβάνει την ταυτόχρονη πλήρωση του πρώτου (υγρού καυσίμου) και του τρίτου (ηλεκτρολύτη από αιθυλική αλκοόλη και καυστικό κάλιο) δοχείων του περιβλήματος από πλεξιγκλάς.

uznay-kak.ru

Κυψέλες καυσίμου υδρογόνου | LAVENT

Ήθελα από καιρό να σας πω για μια άλλη κατεύθυνση της εταιρείας Alfaintek. Πρόκειται για την ανάπτυξη, πώληση και εξυπηρέτηση κυψελών καυσίμου υδρογόνου. Θα ήθελα να εξηγήσω αμέσως την κατάσταση με αυτές τις κυψέλες καυσίμου στη Ρωσία.

Λόγω του αρκετά υψηλού κόστους και της παντελούς έλλειψης σταθμών υδρογόνου για τη φόρτιση αυτών των κυψελών καυσίμου, δεν αναμένεται η πώλησή τους στη Ρωσία. Ωστόσο, στην Ευρώπη, ειδικά στη Φινλανδία, αυτές οι κυψέλες καυσίμου κερδίζουν δημοτικότητα κάθε χρόνο. Ποιο είναι το μυστικό; Ας ρίξουμε μια ματιά. Αυτή η συσκευή είναι φιλική προς το περιβάλλον, εύκολη στη χρήση και αποτελεσματική. Έρχεται στη βοήθεια ενός ατόμου όπου χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια. Μπορείτε να το πάρετε μαζί σας στο δρόμο, σε μια πεζοπορία ή να το χρησιμοποιήσετε στο εξοχικό ή το διαμέρισμά σας ως αυτόνομη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Η ηλεκτρική ενέργεια σε μια κυψέλη καυσίμου παράγεται από μια χημική αντίδραση υδρογόνου από τη δεξαμενή με υδρίδιο μετάλλου και οξυγόνο από τον αέρα. Ο κύλινδρος δεν είναι εκρηκτικός και μπορεί να αποθηκευτεί στη ντουλάπα σας για χρόνια, περιμένοντας στα φτερά. Αυτό είναι ίσως ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας αποθήκευσης υδρογόνου. Είναι η αποθήκευση υδρογόνου που είναι ένα από τα κύρια προβλήματα στην ανάπτυξη καυσίμου υδρογόνου. Μοναδικές νέες ελαφριές κυψέλες καυσίμου που μετατρέπουν το υδρογόνο σε συμβατική ηλεκτρική ενέργεια με ασφάλεια, αθόρυβα και χωρίς εκπομπές ρύπων.

Αυτός ο τύπος ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μέρη όπου δεν υπάρχει κεντρικό ηλεκτρικό ρεύμα ή ως πηγή ενέργειας έκτακτης ανάγκης.

Σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες, οι οποίες πρέπει να φορτιστούν και να αποσυνδεθούν από τον ηλεκτρικό καταναλωτή κατά τη διαδικασία φόρτισης, μια κυψέλη καυσίμου λειτουργεί ως «έξυπνη» συσκευή. Αυτή η τεχνολογία παρέχει αδιάλειπτη ισχύ καθ' όλη τη διάρκεια της χρήσης χάρη στη μοναδική λειτουργία εξοικονόμησης ενέργειας κατά την αλλαγή του δοχείου καυσίμου, η οποία επιτρέπει στον χρήστη να μην κλείνει ποτέ τον καταναλωτή. Σε μια κλειστή θήκη, οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να αποθηκευτούν για αρκετά χρόνια χωρίς να χάσουν τον όγκο του υδρογόνου και να μειώσουν την ισχύ τους.

Η κυψέλη καυσίμου έχει σχεδιαστεί για επιστήμονες και ερευνητές, αρχές επιβολής του νόμου, ανταποκριτές έκτακτης ανάγκης, ιδιοκτήτες σκαφών και μαρινών και οποιονδήποτε άλλο χρειάζεται μια αξιόπιστη πηγή ενέργειας σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Μπορείτε να πάρετε 12 βολτ ή 220 βολτ και τότε θα έχετε αρκετή ενέργεια για να λειτουργήσετε την τηλεόραση, το στερεοφωνικό, το ψυγείο, την καφετιέρα, τον βραστήρα, την ηλεκτρική σκούπα, το τρυπάνι, τη μικροσόμπα και άλλες ηλεκτρικές συσκευές.

Οι κυψέλες καυσίμου υδροκυψελών μπορούν να πωληθούν ως μία μονάδα ή σε μπαταρίες των 2-4 κυψελών. Δύο ή τέσσερα στοιχεία μπορούν να συνδυαστούν είτε για να αυξήσουν την ισχύ είτε να αυξήσουν την ένταση του ρεύματος.

ΧΡΟΝΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΟΙΚΙΑΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΜΕ Κυψέλες ΚΑΥΣΙΜΟΥ

	Ηλεκτρικές συσκευές	Χρόνος λειτουργίας ανά ημέρα (ελάχ.)	Απαιτείται ισχύς ανά ημέρα (Wh)	Χρόνος λειτουργίας με κυψέλες καυσίμου
	Ηλεκτρικός βραστήρας
	Καφετιέρα
	Microslab
	τηλεόραση
	1 λαμπτήρας 60W
	1 λαμπτήρας 75W
	3 λαμπτήρες 60W
	Φορητός υπολογιστής
	Ψυγείο
	Λάμπα εξοικονόμησης ενέργειας

* - συνεχής λειτουργία

Οι κυψέλες καυσίμου φορτίζονται πλήρως σε ειδικούς σταθμούς υδρογόνου. Τι γίνεται όμως αν ταξιδεύετε μακριά από αυτά και δεν υπάρχει τρόπος να επαναφορτιστείτε; Ειδικά για τέτοιες περιπτώσεις, οι ειδικοί της Alfaintek έχουν αναπτύξει κυλίνδρους για την αποθήκευση υδρογόνου, με τους οποίους οι κυψέλες καυσίμου θα λειτουργούν πολύ περισσότερο.

Διατίθενται δύο τύποι κυλίνδρων: NS-MN200 και NS-MN1200. Το συναρμολογημένο NS-MN200 είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από ένα κουτί Coca-Cola, χωράει 230 λίτρα υδρογόνου, που αντιστοιχεί σε 40Ah (12V) και ζυγίζει μόνο 2,5 κιλά .Ο κύλινδρος μεταλλικού υδριδίου NS-MH1200 χωρά 1200 λίτρα υδρογόνου, που αντιστοιχεί σε 220Ah (12V). Το βάρος του κυλίνδρου είναι 11 κιλά.

Η τεχνική μεταλλικού υδριδίου είναι ένας ασφαλής και εύκολος τρόπος αποθήκευσης, μεταφοράς και χρήσης υδρογόνου. Όταν αποθηκεύεται ως υδρίδιο μετάλλου, το υδρογόνο έχει τη μορφή χημικής ένωσης και όχι αέριας μορφής. Αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή την απόκτηση επαρκώς υψηλής ενεργειακής πυκνότητας. Το πλεονέκτημα της χρήσης υδριδίου μετάλλου είναι ότι η πίεση μέσα στον κύλινδρο είναι μόνο 2-4 bar.Ο κύλινδρος δεν είναι εκρηκτικός και μπορεί να αποθηκευτεί για χρόνια χωρίς να μειωθεί ο όγκος της ουσίας. Εφόσον το υδρογόνο αποθηκεύεται ως υδρίδιο μετάλλου, η καθαρότητα του υδρογόνου που λαμβάνεται από τον κύλινδρο είναι πολύ υψηλή στο 99,999%. Οι κύλινδροι αποθήκευσης υδρογόνου μετάλλου υδριδίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο με κυψέλες καυσίμου HC 100.200.400, αλλά και σε άλλες περιπτώσεις όπου απαιτείται καθαρό υδρογόνο. Οι κύλινδροι μπορούν εύκολα να συνδεθούν σε κυψέλη καυσίμου ή άλλη συσκευή χρησιμοποιώντας σύνδεσμο ταχείας σύνδεσης και εύκαμπτο σωλήνα.

Είναι κρίμα που αυτές οι κυψέλες καυσίμου δεν πωλούνται στη Ρωσία. Αλλά στον πληθυσμό μας υπάρχουν τόσοι πολλοί άνθρωποι που τα χρειάζονται. Λοιπόν, θα περιμένουμε και θα δούμε, και θα δείτε, θα έχουμε μερικά. Στο μεταξύ, θα αγοράσουμε λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας που επιβάλλει το κράτος.

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Φαίνεται ότι το θέμα έχει ξεθωριάσει επιτέλους. Τόσα χρόνια μετά τη συγγραφή αυτού του άρθρου, δεν έχει βγει τίποτα από αυτό. Ίσως δεν ψάχνω παντού, φυσικά, αλλά αυτό που μου τραβάει το μάτι δεν είναι καθόλου ευχάριστο. Η τεχνολογία και η ιδέα είναι καλές, αλλά δεν έχουν βρει κάποια εξέλιξη ακόμα.

lavent.ru

Η κυψέλη καυσίμου είναι ένα μέλλον που ξεκινά σήμερα!

Οι αρχές του 21ου αιώνα θεωρούν την οικολογία ως μια από τις σημαντικότερες παγκόσμιες προκλήσεις. Και το πρώτο πράγμα που πρέπει να δοθεί προσοχή στις σημερινές συνθήκες είναι η αναζήτηση και χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Είναι αυτοί που είναι σε θέση να αποτρέψουν τη ρύπανση του περιβάλλοντος μας, καθώς και να εγκαταλείψουν πλήρως τις συνεχώς αυξανόμενες τιμές των καυσίμων με βάση τους υδρογονάνθρακες.

Ήδη σήμερα, πηγές ενέργειας όπως οι ηλιακές κυψέλες και οι ανεμογεννήτριες έχουν βρει εφαρμογή. Αλλά, δυστυχώς, το μειονέκτημά τους συνδέεται με την εξάρτηση από τον καιρό, καθώς και από την εποχή και την ώρα της ημέρας. Για το λόγο αυτό εγκαταλείπεται σταδιακά η χρήση τους στην αστροναυτική, την αεροναυπηγική και την αυτοκινητοβιομηχανία και για σταθερή χρήση εξοπλίζονται με δευτερεύουσες πηγές ενέργειας - μπαταρίες.

Ωστόσο, η καλύτερη λύση είναι μια κυψέλη καυσίμου, αφού δεν απαιτεί συνεχή ενεργειακή επαναφόρτιση. Πρόκειται για μια συσκευή που είναι ικανή να επεξεργάζεται και να μετατρέπει διάφορα είδη καυσίμων (βενζίνη, αλκοόλ, υδρογόνο κ.λπ.) απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Μια κυψέλη καυσίμου λειτουργεί με την ακόλουθη αρχή: το καύσιμο τροφοδοτείται από το εξωτερικό, το οποίο οξειδώνεται από το οξυγόνο και η ενέργεια που απελευθερώνεται μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Αυτή η αρχή λειτουργίας εξασφαλίζει σχεδόν αιώνια λειτουργία.

Από τα τέλη του 19ου αιώνα, οι επιστήμονες έχουν μελετήσει την ίδια την κυψέλη καυσίμου και ανέπτυξαν συνεχώς νέες τροποποιήσεις της. Έτσι, σήμερα, ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας, υπάρχουν αλκαλικά ή αλκαλικά (AFC), άμεσο βοριοϋδρικά (DBFC), ηλεκτρογαλβανικά (EGFC), άμεση μεθανόλη (DMFC), ψευδάργυρος-αέρας (ZAFC), μικροβιακά (MFC), μοντέλα με βάση το μυρμηκικό οξύ (DFAFC) και τα υδρίδια μετάλλων (MHFC) είναι επίσης γνωστά.

Ένα από τα πιο πολλά υποσχόμενα είναι η κυψέλη καυσίμου υδρογόνου. Η χρήση υδρογόνου σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής συνοδεύεται από σημαντική απελευθέρωση ενέργειας και τα καυσαέρια από μια τέτοια συσκευή είναι καθαροί υδρατμοί ή πόσιμο νερό, τα οποία δεν αποτελούν απειλή για το περιβάλλον.

Η επιτυχής δοκιμή κυψελών καυσίμου αυτού του τύπου σε διαστημόπλοια προκάλεσε πρόσφατα σημαντικό ενδιαφέρον μεταξύ των κατασκευαστών ηλεκτρονικών ειδών και διάφορου εξοπλισμού. Έτσι, η εταιρεία PolyFuel παρουσίασε μια μικροσκοπική κυψέλη καυσίμου υδρογόνου για φορητούς υπολογιστές. Όμως το πολύ υψηλό κόστος μιας τέτοιας συσκευής και οι δυσκολίες στον ανεμπόδιστο ανεφοδιασμό περιορίζουν τη βιομηχανική παραγωγή και την ευρεία διανομή της. Η Honda παράγει επίσης κυψέλες καυσίμου αυτοκινήτων για πάνω από 10 χρόνια. Ωστόσο, αυτό το είδος μεταφοράς δεν πωλείται, αλλά μόνο για επίσημη χρήση των εργαζομένων της εταιρείας. Τα αυτοκίνητα είναι υπό την επίβλεψη μηχανικών.

Πολλοί άνθρωποι αναρωτιούνται αν είναι δυνατόν να συναρμολογήσουν μια κυψέλη καυσίμου με τα χέρια τους. Άλλωστε, ένα σημαντικό πλεονέκτημα μιας σπιτικής συσκευής θα είναι μια μικρή επένδυση, σε αντίθεση με ένα βιομηχανικό μοντέλο. Για το μικροσκοπικό μοντέλο, θα χρειαστείτε 30 cm σύρμα νικελίου επικαλυμμένο με πλατίνα, ένα μικρό κομμάτι πλαστικό ή ξύλο, ένα κλιπ μπαταρίας 9 volt και την ίδια την μπαταρία, διαφανή κολλητική ταινία, ένα ποτήρι νερό και ένα βολτόμετρο. Μια τέτοια συσκευή θα σας επιτρέψει να δείτε και να κατανοήσετε την ουσία της εργασίας, αλλά, φυσικά, δεν θα είναι δυνατή η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για το αυτοκίνητο.

fb.ru

Κυψέλες καυσίμου υδρογόνου: μια μικρή ιστορία | Υδρογόνο

Στις μέρες μας, το πρόβλημα της έλλειψης παραδοσιακών ενεργειακών πόρων και της επιδείνωσης της οικολογίας του πλανήτη συνολικά λόγω της χρήσης τους είναι ιδιαίτερα έντονο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, πρόσφατα, δαπανήθηκαν σημαντικοί οικονομικοί πόροι και πνευματικοί πόροι για την ανάπτυξη δυνητικά υποσχόμενων υποκατάστατων των καυσίμων υδρογονανθράκων. Το υδρογόνο μπορεί να γίνει ένα τέτοιο υποκατάστατο στο πολύ εγγύς μέλλον, καθώς η χρήση του σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής συνοδεύεται από την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας ενέργειας και τα καυσαέρια είναι υδρατμοί, δηλαδή δεν ενέχουν κίνδυνο για το περιβάλλον.

Παρά ορισμένες τεχνικές δυσκολίες που εξακολουθούν να υπάρχουν στην εφαρμογή κυψελών καυσίμου με βάση το υδρογόνο, πολλοί κατασκευαστές αυτοκινήτων έχουν εκτιμήσει την υπόσχεση της τεχνολογίας και ήδη αναπτύσσουν ενεργά πρωτότυπα αυτοκίνητα παραγωγής ικανά να χρησιμοποιούν υδρογόνο ως κύριο καύσιμο. Πίσω στις δύο χιλιάδες έντεκα, η Daimler AG παρουσίασε εννοιολογικά μοντέλα Mercedes-Benz με σταθμούς παραγωγής ενέργειας υδρογόνου. Επιπλέον, η κορεατική εταιρεία Hyndayi ανακοίνωσε επίσημα ότι δεν σκοπεύει πλέον να αναπτύσσει ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αλλά θα επικεντρώσει όλες τις προσπάθειές της στην ανάπτυξη ενός προσιτού αυτοκινήτου υδρογόνου.

Παρά το γεγονός ότι η ίδια η ιδέα της χρήσης υδρογόνου ως καυσίμου δεν είναι άγρια ​​για πολλούς, οι περισσότεροι δεν έχουν ιδέα πώς λειτουργούν οι κυψέλες καυσίμου που χρησιμοποιούν υδρογόνο και τι είναι τόσο αξιοσημείωτο σε αυτές.

Για να κατανοήσουμε τη σημασία της τεχνολογίας, προτείνουμε να εξετάσουμε την ιστορία των κυψελών καυσίμου υδρογόνου.

Ο πρώτος άνθρωπος που περιέγραψε τη δυνατότητα χρήσης υδρογόνου σε μια κυψέλη καυσίμου ήταν ένας Γερμανός, ο Christian Friedrich. Το 1838 δημοσίευσε το έργο του σε ένα διάσημο επιστημονικό περιοδικό της εποχής.

Το επόμενο έτος, ένα πρωτότυπο μιας λειτουργικής μπαταρίας υδρογόνου δημιουργήθηκε από έναν κριτή από το Uhls, τον Sir William Robert Grove. Ωστόσο, η ισχύς της συσκευής ήταν πολύ μικρή ακόμη και για τα πρότυπα εκείνης της εποχής, οπότε η πρακτική χρήση της ήταν εκτός συζήτησης.

Όσον αφορά τον όρο «κυψέλη καυσίμου», οφείλει την ύπαρξή του στους επιστήμονες Ludwig Mond και Charles Langer, οι οποίοι το 1889 προσπάθησαν να δημιουργήσουν μια κυψέλη καυσίμου που λειτουργεί με αέρα και αέριο φούρνου οπτάνθρακα. Σύμφωνα με άλλες πηγές, ο όρος χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον William White Jaques, ο οποίος πρώτος αποφάσισε να χρησιμοποιήσει το φωσφορικό οξύ σε έναν ηλεκτρολύτη.

Στη δεκαετία του 1920, πραγματοποιήθηκε μια σειρά από μελέτες στη Γερμανία, οι οποίες είχαν ως αποτέλεσμα την ανακάλυψη κυψελών καυσίμου στερεού οξειδίου και τρόπους χρήσης του κύκλου ανθρακικού. Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτές οι τεχνολογίες χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά στην εποχή μας.

Το 1932, ο μηχανικός Francis T Bacon άρχισε να εργάζεται για την άμεση έρευνα κυψελών καυσίμου με βάση το υδρογόνο. Πριν από αυτόν, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα καθιερωμένο σχέδιο - πορώδη ηλεκτρόδια πλατίνας τοποθετήθηκαν σε θειικό οξύ. Το προφανές μειονέκτημα ενός τέτοιου συστήματος έγκειται, πρώτα απ 'όλα, στο αδικαιολόγητο υψηλό κόστος του λόγω της χρήσης πλατίνας. Επιπλέον, η χρήση καυστικού θειικού οξέος αποτελούσε απειλή για την υγεία, και μερικές φορές ακόμη και τη ζωή, των ερευνητών. Ο Bacon αποφάσισε να βελτιστοποιήσει το κύκλωμα και αντικατέστησε την πλατίνα με νικέλιο και χρησιμοποίησε μια αλκαλική σύνθεση ως ηλεκτρολύτη.

Χάρη στην παραγωγική δουλειά για τη βελτίωση της τεχνολογίας του, ο Bacon ήδη το 1959 παρουσίασε στο ευρύ κοινό την αρχική του κυψέλη καυσίμου υδρογόνου, η οποία παρήγαγε 5 kW και μπορούσε να τροφοδοτήσει μια μηχανή συγκόλλησης. Ονόμασε τη συσκευή που παρουσιάστηκε "Bacon Cell".

Τον Οκτώβριο του ίδιου έτους, δημιουργήθηκε ένα μοναδικό τρακτέρ που λειτουργούσε με υδρογόνο και απέδιδε είκοσι ίππους.

Στη δεκαετία του εξήντα του εικοστού αιώνα, η αμερικανική εταιρεία General Electric ανέπτυξε το σχέδιο που ανέπτυξε ο Bacon και το εφάρμοσε στα διαστημικά προγράμματα Apollo και NASA Gemini. Οι ειδικοί της NASA κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η χρήση ενός πυρηνικού αντιδραστήρα είναι πολύ ακριβή, τεχνικά δύσκολη και ανασφαλής. Επιπλέον, έπρεπε να εγκαταλείψουμε τη χρήση μπαταριών μαζί με ηλιακούς συλλέκτες λόγω των μεγάλων διαστάσεων τους. Η λύση στο πρόβλημα ήταν οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου, οι οποίες είναι ικανές να τροφοδοτήσουν το διαστημόπλοιο με ενέργεια και το πλήρωμά του με καθαρό νερό.

Το πρώτο λεωφορείο που χρησιμοποιεί υδρογόνο ως καύσιμο κατασκευάστηκε το 1993. Και πρωτότυπα επιβατικών αυτοκινήτων που κινούνται με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου παρουσιάστηκαν ήδη το 1997 από παγκόσμιες μάρκες αυτοκινήτων όπως η Toyota και η Daimler Benz.

Είναι λίγο περίεργο το γεγονός ότι ένα πολλά υποσχόμενο φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο, που πουλήθηκε πριν από δεκαπέντε χρόνια σε αυτοκίνητο, δεν έχει ακόμη διαδοθεί. Υπάρχουν πολλοί λόγοι για αυτό, οι κυριότεροι, ίσως, είναι πολιτικοί και οι απαιτήσεις για τη δημιουργία των κατάλληλων υποδομών. Ας ελπίσουμε ότι το υδρογόνο θα συνεχίσει να έχει τον λόγο του και να γίνει σημαντικός ανταγωνιστής των ηλεκτρικών αυτοκινήτων.(odnaknopka)

Energycraft.org

Δημιουργήθηκε 14/07/2012 20:44 Συγγραφέας: Alexey Norkin

Η υλική κοινωνία μας χωρίς ενέργεια δεν μπορεί όχι μόνο να αναπτυχθεί, αλλά και να υπάρξει καθόλου. Από πού προέρχεται η ενέργεια; Μέχρι πρόσφατα, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν μόνο έναν τρόπο για να το αποκτήσουν: παλεύαμε με τη φύση, καίγοντας τα αποκτημένα τρόπαια στους φούρνους των εστιών της πρώτης κατοικίας, μετά στις ατμομηχανές και στις ισχυρές θερμοηλεκτρικές μονάδες.

Δεν υπάρχουν ετικέτες στις κιλοβατώρες που καταναλώνει ο σύγχρονος μέσος άνθρωπος που να υποδεικνύουν πόσα χρόνια δούλεψε η φύση ώστε ο πολιτισμένος άνθρωπος να απολαμβάνει τα οφέλη της τεχνολογίας και πόσα χρόνια πρέπει να εργαστεί ακόμα για να εξομαλύνει τη ζημιά που προκλήθηκε από έναν τέτοιο πολιτισμό. Ωστόσο, υπάρχει μια ολοένα και μεγαλύτερη κατανόηση στην κοινωνία ότι αργά ή γρήγορα το απατηλό ειδύλλιο θα τελειώσει. Όλο και περισσότερο, οι άνθρωποι επινοούν τρόπους για να παρέχουν ενέργεια για τις ανάγκες τους με ελάχιστη ζημιά στη φύση.

Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου είναι το Άγιο Δισκοπότηρο της καθαρής ενέργειας. Επεξεργάζονται το υδρογόνο, ένα από τα κοινά στοιχεία του περιοδικού πίνακα, και απελευθερώνουν μόνο νερό, την πιο κοινή ουσία στον πλανήτη. Η ρόδινη εικόνα χαλάει από την έλλειψη πρόσβασης των ανθρώπων στο υδρογόνο ως ουσία. Υπάρχει πολύ, αλλά μόνο σε δεσμευμένη κατάσταση, και η εξόρυξή του είναι πολύ πιο δύσκολη από την άντληση πετρελαίου από τα βάθη ή την εκσκαφή άνθρακα.

Μία από τις επιλογές για καθαρή και φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή υδρογόνου είναι οι μικροβιακές κυψέλες καυσίμου (MTB), οι οποίες χρησιμοποιούν μικροοργανισμούς για να αποσυνθέσουν το νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο. Ούτε εδώ είναι όλα ομαλά. Τα μικρόβια κάνουν εξαιρετική δουλειά στην παραγωγή καθαρού καυσίμου, αλλά για να επιτευχθεί η αποτελεσματικότητα που απαιτείται στην πράξη, το MTB απαιτεί έναν καταλύτη που επιταχύνει μία από τις χημικές αντιδράσεις της διαδικασίας.

Αυτός ο καταλύτης είναι το πολύτιμο μέταλλο πλατίνα, το κόστος του οποίου καθιστά τη χρήση του MTB οικονομικά αδικαιολόγητη και πρακτικά αδύνατη.

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Milwaukee βρήκαν έναν αντικαταστάτη για τον ακριβό καταλύτη. Αντί για πλατίνα, πρότειναν τη χρήση φθηνών νανοράβδων κατασκευασμένων από συνδυασμό άνθρακα, αζώτου και σιδήρου. Ο νέος καταλύτης αποτελείται από ράβδους γραφίτη με άζωτο ενσωματωμένο στο επιφανειακό στρώμα και πυρήνες καρβιδίου του σιδήρου. Κατά τη διάρκεια τριών μηνών δοκιμής του νέου προϊόντος, ο καταλύτης έδειξε ικανότητες υψηλότερες από αυτές της πλατίνας. Η λειτουργία των νανοράβδων αποδείχθηκε πιο σταθερή και ελεγχόμενη.

Και το πιο σημαντικό, το πνευματικό τέκνο των πανεπιστημιακών επιστημόνων είναι πολύ φθηνότερο. Έτσι, το κόστος των καταλυτών πλατίνας είναι περίπου το 60% του κόστους του MTB, ενώ το κόστος των νανοράβδων είναι εντός 5% της τρέχουσας τιμής τους.

Σύμφωνα με τον δημιουργό των καταλυτικών νανοράβδων, τον καθηγητή Junhong Chen: «Οι κυψέλες καυσίμου είναι ικανές να μετατρέπουν απευθείας το καύσιμο σε ηλεκτρική ενέργεια. Μαζί, η ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές μπορεί να παραδοθεί όπου χρειάζεται με καθαρό, αποδοτικό και βιώσιμο τρόπο».

Ο καθηγητής Chen και η ομάδα ερευνητών του μελετούν τώρα τα ακριβή χαρακτηριστικά του καταλύτη. Στόχος τους είναι να δώσουν στην εφεύρεσή τους μια πρακτική εστίαση, να την καταστήσουν κατάλληλη για μαζική παραγωγή και χρήση.

Βασισμένο σε υλικά από το Gizmag

www.facepla.net

Κυψέλες καυσίμου υδρογόνου και ενεργειακά συστήματα

Ένα αυτοκίνητο που κινείται με νερό μπορεί σύντομα να γίνει πραγματικότητα και κυψέλες καυσίμου υδρογόνου θα εγκατασταθούν σε πολλά σπίτια...

Η τεχνολογία κυψελών καυσίμου υδρογόνου δεν είναι νέα. Ξεκίνησε το 1776, όταν ο Henry Cavendish ανακάλυψε για πρώτη φορά το υδρογόνο ενώ διέλυε μέταλλα σε αραιά οξέα. Η πρώτη κυψέλη καυσίμου υδρογόνου εφευρέθηκε ήδη το 1839 από τον William Grove. Έκτοτε, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου βελτιώθηκαν σταδιακά και τώρα εγκαθίστανται σε διαστημικά λεωφορεία, τα οποία τροφοδοτούν με ενέργεια και λειτουργούν ως πηγή νερού. Σήμερα, η τεχνολογία κυψελών καυσίμου υδρογόνου είναι στα πρόθυρα να φτάσει στη μαζική αγορά, σε αυτοκίνητα, σπίτια και φορητές συσκευές.

Σε μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου, η χημική ενέργεια (με τη μορφή υδρογόνου και οξυγόνου) μετατρέπεται απευθείας (χωρίς καύση) σε ηλεκτρική ενέργεια. Μια κυψέλη καυσίμου αποτελείται από μια κάθοδο, ηλεκτρόδια και μια άνοδο. Το υδρογόνο τροφοδοτείται στην άνοδο, όπου διαχωρίζεται σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια έχουν διαφορετικές διαδρομές προς την κάθοδο. Τα πρωτόνια μετακινούνται μέσω του ηλεκτροδίου προς την κάθοδο και τα ηλεκτρόνια περνούν γύρω από τις κυψέλες καυσίμου για να φτάσουν στην κάθοδο. Αυτή η κίνηση δημιουργεί στη συνέχεια χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Από την άλλη πλευρά, πρωτόνια και ηλεκτρόνια υδρογόνου συνδυάζονται με οξυγόνο για να σχηματίσουν νερό.

Οι ηλεκτρολύτες είναι ένας τρόπος εξαγωγής υδρογόνου από το νερό. Η διαδικασία είναι βασικά το αντίθετο από αυτό που συμβαίνει με μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου. Ο ηλεκτρολύτης αποτελείται από μια άνοδο, ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο και μια κάθοδο. Το νερό και η τάση εφαρμόζονται στην άνοδο, η οποία διασπά το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Το υδρογόνο διέρχεται μέσω του ηλεκτροχημικού στοιχείου στην κάθοδο και το οξυγόνο παρέχεται απευθείας στην κάθοδο. Από εκεί, υδρογόνο και οξυγόνο μπορούν να εξαχθούν και να αποθηκευτούν. Σε περιόδους που δεν απαιτείται η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, το συσσωρευμένο αέριο μπορεί να αφαιρεθεί από την εγκατάσταση αποθήκευσης και να περάσει πίσω από την κυψέλη καυσίμου.

Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί υδρογόνο ως καύσιμο, γι' αυτό πιθανώς υπάρχουν πολλοί μύθοι για την ασφάλειά του. Μετά την έκρηξη του Hindenburg, πολλοί άνθρωποι μακριά από την επιστήμη και ακόμη και ορισμένοι επιστήμονες άρχισαν να πιστεύουν ότι η χρήση του υδρογόνου είναι πολύ επικίνδυνη. Ωστόσο, πρόσφατη έρευνα έδειξε ότι η αιτία αυτής της τραγωδίας σχετιζόταν με το είδος του υλικού που χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή και όχι με το υδρογόνο που αντλήθηκε μέσα. Μετά από δοκιμή της ασφάλειας της αποθήκευσης υδρογόνου, διαπιστώθηκε ότι η αποθήκευση υδρογόνου στις κυψέλες καυσίμου είναι πιο ασφαλής από την αποθήκευση βενζίνης σε μια δεξαμενή καυσίμου αυτοκινήτου.

Πόσο κοστίζουν οι σύγχρονες κυψέλες καυσίμου υδρογόνου; Οι εταιρείες προσφέρουν σήμερα συστήματα καυσίμου υδρογόνου που παράγουν ισχύ για περίπου 3.000 $ ανά κιλοβάτ. Η έρευνα μάρκετινγκ έχει δείξει ότι όταν το κόστος πέσει στα 1.500 δολάρια ανά κιλοβάτ, οι καταναλωτές στη μαζική αγορά ενέργειας θα είναι έτοιμοι να στραφούν σε αυτό το είδος καυσίμου.

Τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου εξακολουθούν να είναι πιο ακριβά από τα οχήματα με κινητήρα εσωτερικής καύσης, αλλά οι κατασκευαστές διερευνούν τρόπους για να φέρουν την τιμή σε συγκρίσιμα επίπεδα. Σε ορισμένες απομακρυσμένες περιοχές όπου δεν υπάρχουν καλώδια ρεύματος, η χρήση υδρογόνου ως καύσιμο ή η ανεξάρτητη τροφοδοσία του σπιτιού μπορεί να είναι πιο οικονομική αυτή τη στιγμή από, για παράδειγμα, η κατασκευή υποδομών για παραδοσιακές πηγές ενέργειας.

Γιατί οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου δεν χρησιμοποιούνται ακόμη ευρέως; Αυτή τη στιγμή, το υψηλό κόστος τους είναι το κύριο πρόβλημα για τη διάδοση των κυψελών καυσίμου υδρογόνου. Τα συστήματα καυσίμου υδρογόνου απλά δεν έχουν μαζική ζήτηση αυτή τη στιγμή. Ωστόσο, η επιστήμη δεν μένει ακίνητη και στο εγγύς μέλλον ένα αυτοκίνητο που τρέχει στο νερό μπορεί να γίνει πραγματικότητα.

www.tesla-tehnika.biz

Ιστορία

Το πρώτο στοιχείο έγινε, φαίνεται, από το μολύβι ενός ρωσικού (αυτό είναι σημαντικό) απλό μολύβι, και το σώμα ήταν ένα πώμα μπύρας. Όλα αυτά ζεσταίνονταν στη σόμπα της κουζίνας. Ο ηλεκτρολύτης ήταν σκόνη καθαρισμού σωλήνων Digger, η οποία είναι NaOH σύμφωνα με την ετικέτα. Εφόσον κατάφερα να βγάλω κάποιο ρεύμα, σκέφτηκα ότι ίσως ένα τέτοιο στοιχείο θα μπορούσε πραγματικά να λειτουργήσει. Τα τενεκεδάκια άρχισαν να διαρρέουν στις ραφές (η συγκόλληση είχε διαβρωθεί από το αλκάλιο) και δεν θυμάμαι καν ποια ήταν τα αποτελέσματα. Για μια πιο σοβαρή εμπειρία, αγόρασα ένα ανοξείδωτο juggernaut. Ωστόσο, τίποτα δεν λειτούργησε μαζί της. Όχι μόνο η τάση ήταν μόνο 0,5 βολτ, αλλά κατευθύνθηκε και προς τη λάθος κατεύθυνση. Αποδείχθηκε επίσης ότι στα κάρβουνα από μολύβια αρέσει πολύ να θρυμματίζονται στα συστατικά τους μέρη. Προφανώς, δεν είναι κατασκευασμένα από συμπαγή κρύσταλλο γραφίτη, αλλά είναι κολλημένα μεταξύ τους από τη σκόνη. Την ίδια τύχη είχαν και τα καλάμια από μπαταρίες ΑΑ. Αγοράσαμε και βούρτσες από κάποιους ηλεκτρικούς κινητήρες, αλλά τα σημεία όπου το καλώδιο τροφοδοσίας μπαίνει στη βούρτσα γρήγορα έγιναν άχρηστα. Επιπλέον, ένα ζευγάρι βούρτσες αποδείχθηκε ότι περιέχει χαλκό ή κάποιο άλλο μέταλλο (αυτό συμβαίνει με τις βούρτσες).

Ξύνοντας το πίσω μέρος του κεφαλιού μου, αποφάσισα ότι για αξιοπιστία θα ήταν καλύτερο να φτιάξω το δοχείο από ασήμι και τον άνθρακα χρησιμοποιώντας την τεχνολογία που περιγράφει ο Jaco, δηλαδή πυροσυσσωμάτωση. Το ασήμι κοστίζει μέτρια χρήματα (οι τιμές κυμαίνονται, αλλά κάπου γύρω στα 10-20 ρούβλια ανά γραμμάριο). Έχω γνωρίσει τσάι που κοστίζει πολύ περισσότερο.

Είναι γνωστό ότι ο άργυρος είναι σταθερός στο τήγμα του NaOH, ενώ ο σίδηρος δίνει φερρικά, για παράδειγμα, Na2FeO4. Δεδομένου ότι ο σίδηρος έχει γενικά ένα μεταβλητό σθένος, τα ιόντα του μπορούν να προκαλέσουν "βραχυκύκλωμα" στο στοιχείο, τουλάχιστον θεωρητικά. Ως εκ τούτου, αποφάσισα να ελέγξω πρώτα την θήκη του ασημιού, καθώς είναι πιο απλό. Αρχικά, αγοράστηκε ένα επάργυρο κουτάλι με χαλικονικέλιο και όταν δοκιμάστηκε με βούρτσες, αμέσως αποδείχθηκε ότι ήταν 0,9 V ενός ανοιχτού κυκλώματος με την απαιτούμενη πολικότητα, καθώς και ένα αρκετά μεγάλο ρεύμα. Στη συνέχεια (όχι πρακτικά, αλλά θεωρητικά) αποδείχθηκε ότι ο άργυρος μπορεί επίσης να διαλυθεί σε αλκάλια παρουσία υπεροξειδίου του νατρίου Na2O2, το οποίο σχηματίζεται σε ορισμένες ποσότητες όταν διοχετεύεται αέρας. Το αν αυτό συμβαίνει στο στοιχείο ή αν υπό την προστασία του άνθρακα το ασήμι είναι ασφαλές, δεν το ξέρω.

Το κουτάλι δεν έζησε πολύ. Το ασημένιο στρώμα διογκώθηκε και σταμάτησε να λειτουργεί. Το Cupronickel είναι ασταθές στα αλκάλια (όπως τα περισσότερα υλικά που υπάρχουν στον κόσμο). Μετά από αυτό, έφτιαξα ένα ειδικό κύπελλο από ένα ασημένιο νόμισμα, το οποίο παρήγαγε ισχύ ρεκόρ 0,176 watt.

Όλα αυτά έγιναν σε ένα συνηθισμένο διαμέρισμα πόλης, στην κουζίνα. Ποτέ δεν κάηκα σοβαρά, δεν άναψα φωτιά και μόνο μια φορά έριξα λιωμένη αλυσίβα στη σόμπα (το σμάλτο διαβρώθηκε αμέσως). Χρησιμοποιήθηκε το απλούστερο εργαλείο. Εάν μπορείτε να μάθετε τον σωστό τύπο σιδήρου και τη σωστή σύνθεση του ηλεκτρολύτη, τότε κάθε άντρας, όχι και τόσο χωρίς χέρια, μπορεί να φτιάξει ένα τέτοιο στοιχείο στο γόνατό του.

Το 2008, εντοπίστηκαν αρκετοί «σωστοί τύποι σιδήρου». Για παράδειγμα, ανοξείδωτος χάλυβας ποιότητας τροφίμων, μεταλλικά κουτιά, ηλεκτρικοί χάλυβες για μαγνητικά κυκλώματα, καθώς και χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα - st1ps, st2ps. Όσο λιγότερος άνθρακας, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση. Ο ανοξείδωτος χάλυβας φαίνεται να λειτουργεί χειρότερα από τον καθαρό σίδηρο (παρεμπιπτόντως, είναι πολύ πιο ακριβός). Ο σίδηρος «Νορβηγικός λαμαρίνας», γνωστός και ως Σουηδικός, είναι ο σίδηρος που κατασκευάστηκε με ξυλάνθρακα στη Σουηδία με χρήση ξυλάνθρακα και δεν περιείχε περισσότερο από 0,04% άνθρακα. Επί του παρόντος, τέτοια χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα μπορεί να βρεθεί μόνο σε ηλεκτρικούς χάλυβες. Είναι πιθανώς καλύτερο να φτιάχνετε κύπελλα με σφράγιση από λαμαρίνα ηλεκτρικού χάλυβα

Φτιάχνοντας ένα ασημένιο κύπελλο

Το 2008, αποδείχθηκε ότι το σιδερένιο κύπελλο λειτουργεί επίσης καλά, οπότε αφαιρώ ό,τι αγγίζει το ασημένιο κύπελλο. Ήταν ενδιαφέρον, αλλά τώρα δεν είναι πλέον σχετικό.

Μπορείτε να δοκιμάσετε να χρησιμοποιήσετε γραφίτη. Αλλά δεν είχα χρόνο. Ζήτησα από τον οδηγό μια επικάλυψη για τις κόρνες του τρόλεϊ, αλλά αυτό ήταν ήδη στο τέλος του πειραματικού μου έπους. Μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε βούρτσες από κινητήρες, αλλά συχνά κατασκευάζονται με χαλκό, γεγονός που παραβιάζει την καθαρότητα του πειράματος. Είχα δύο επιλογές για βούρτσες, η μία αποδείχθηκε ότι ήταν με χαλκό. Τα μολύβια δεν παράγουν αποτελέσματα επειδή έχουν μικρή επιφάνεια και δεν είναι βολικό να αντλούν ρεύμα. Οι ράβδοι μπαταριών καταρρέουν σε αλκάλια
(κάτι συμβαίνει με το δέσιμο). Σε γενικές γραμμές, ο γραφίτης είναι το χειρότερο καύσιμο για το στοιχείο επειδή... είναι το πιο ανθεκτικό χημικά. Επομένως, κάνουμε το ηλεκτρόδιο "ειλικρινά". Παίρνουμε κάρβουνο (αγόρασα κάρβουνο σημύδας για μπάρμπεκιου στο σούπερ μάρκετ), το αλέθουμε όσο πιο λεπτά γίνεται (το άλεσα πρώτα σε γουδί πορσελάνης και μετά αγόρασα έναν μύλο καφέ). Στη βιομηχανία, τα ηλεκτρόδια κατασκευάζονται από πολλά κλάσματα άνθρακα, αναμιγνύοντάς τα μεταξύ τους. Τίποτα δεν σας εμποδίζει να κάνετε το ίδιο. Η σκόνη ψήνεται για να αυξήσει την ηλεκτρική αγωγιμότητα: πρέπει να θερμανθεί για αρκετά λεπτά στην υψηλότερη δυνατή θερμοκρασία (1000 ή περισσότερο). Φυσικά, χωρίς πρόσβαση αέρα.

Για αυτό έφτιαξα ένα σφυρήλατο από δύο τσίγκινα δοχεία φωλιασμένα το ένα μέσα στο άλλο. Ανάμεσά τους στοιβάζονται κομμάτια ξηρού πηλού για θερμομόνωση. Το κάτω μέρος και των δύο κονσερβών είναι διάτρητο έτσι ώστε να υπάρχει χώρος για να φυσά αέρας. Το εσωτερικό δοχείο είναι γεμάτο με κάρβουνα (τα οποία λειτουργούν ως καύσιμο), ανάμεσά τους τοποθετείται ένα μεταλλικό κουτί - ένα "χωνευτήριο", το έβγαλα επίσης από κασσίτερο από ένα κασσίτερο. Σκόνη άνθρακα τυλιγμένη σε χάρτινη σακούλα γεμίζεται στο κουτί. Πρέπει να υπάρχει ένα κενό μεταξύ της δέσμης του άνθρακα και των τοιχωμάτων του «χωνευτηρίου». Καλύπτεται με άμμο για να μην μπαίνει αέρας. Τα κάρβουνα αναφλέγονται και στη συνέχεια φυσούνται μέσα από τρύπες στο κάτω μέρος με ένα συνηθισμένο στεγνωτήρα μαλλιών. Όλα αυτά είναι αρκετά επικίνδυνα πυρκαγιάς - σπινθήρες πετούν. Χρειάζεστε γυαλιά ασφαλείας και πρέπει επίσης να βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν κουρτίνες, βαρέλια βενζίνης ή άλλοι κίνδυνοι πυρκαγιάς κοντά. Θα ήταν καλύτερα, με την καλή έννοια, να κάνετε τέτοια πράγματα κάπου σε ένα πράσινο γρασίδι την περίοδο των βροχών (στο διάλειμμα μεταξύ των βροχών). Συγγνώμη, αλλά είμαι πολύ τεμπέλης για να σχεδιάσω όλη αυτή τη δομή. Νομίζω ότι μπορείτε να μαντέψετε χωρίς εμένα.

Στη συνέχεια, μια ορισμένη ποσότητα ζάχαρης προστίθεται στην καμένη σκόνη με το μάτι (πιθανώς από το ένα τρίτο έως το μισό). Αυτό είναι το συνδετικό υλικό. Μετά - λίγο νερό (όταν τα χέρια μου ήταν βρώμικα και ήταν πολύ τεμπέλης για να ανοίξω τη βρύση, απλώς έφτυσα μέσα και πρόσθεσα μπύρα αντί για νερό, δεν ξέρω πόσο σημασία έχει· είναι πολύ πιθανό η οργανική ύλη να είναι σημαντική. Όλα αυτά αναμειγνύονται καλά σε κονίαμα.Το αποτέλεσμα θα πρέπει να είναι μια πλαστική μάζα.Από αυτή τη μάζα πρέπει να σχηματίσετε ένα ηλεκτρόδιο.Όσο καλύτερα το συμπιέσετε τόσο το καλύτερο.Πήρα ένα βουλωμένο κομμάτι σωλήνα και σφύρηξα το κάρβουνο στο σωλήνα με ένας μικρότερος σωλήνας, χρησιμοποιώντας ένα σφυρί. Για να μην καταρρεύσει το προϊόν όταν αφαιρεθεί από το σωλήνα, πριν το γέμισμα, εισήχθησαν αρκετές χάρτινες ζάντες στον σωλήνα. Το βύσμα πρέπει να αφαιρείται και ακόμη καλύτερα εάν ο σωλήνας είναι πριονισμένος κατά μήκος και συνδέεται με σφιγκτήρες. Στη συνέχεια, αφού πιέσετε, μπορείτε απλά να αποσυνδέσετε τους σφιγκτήρες και να λάβετε το κάλυμμα άνθρακα ασφαλές και ασφαλές. Στην περίπτωση αποσπώμενου βύσματος, θα πρέπει να αποσπάσετε το έτοιμο τεμάχιο εργασίας από
σωλήνες (σε αυτή την περίπτωση μπορεί να καταρρεύσει). Το κάρβουνο μου είχε διάμετρο 1,2-1,5 cm και μήκος 4-5 cm.

Η τελική μορφή στεγνώνει. Για να το κάνω αυτό, άνοιξα τη σόμπα υγραερίου σε πολύ χαμηλή φωτιά, τοποθέτησα ένα άδειο τενεκέ ανάποδα και έβαλα ένα κάρβουνο στον πάτο. Το στέγνωμα πρέπει να είναι αρκετά αργό, έτσι ώστε οι υδρατμοί να μην σκίζουν το τεμάχιο εργασίας. Αφού εξατμιστεί όλο το νερό, η ζάχαρη θα αρχίσει να «βράζει». Θα γίνει καραμέλα και θα κολλήσει τα κομμάτια του κάρβουνου μεταξύ τους.

Μετά την ψύξη, πρέπει να ανοίξετε μια διαμήκη (κατά μήκος του άξονα συμμετρίας της) στρογγυλή οπή στον άνθρακα στην οποία θα εισαχθεί το ηλεκτρόδιο εκκένωσης. Η διάμετρος της τρύπας - δεν θυμάμαι, νομίζω ότι ήταν 4 mm. Με αυτή τη διαδικασία, όλα μπορεί να έχουν ήδη καλυφθεί, επειδή η δομή είναι εύθραυστη. Πρώτα τρύπησα με ένα τρυπάνι 2 mm, μετά το επέκτεινα προσεκτικά (με το χέρι) με τρυπάνια 3 mm και 4 mm, ή ακόμα και μια λίμα βελόνας, δεν θυμάμαι ακριβώς. Κατ 'αρχήν, αυτή η τρύπα μπορεί να γίνει ήδη στο στάδιο της χύτευσης. Αλλά αυτό -
αποχρώσεις.

Αφού στεγνώσουν και τρυπηθούν όλα, πρέπει να το πυροδοτήσετε. Η γενική ιδέα είναι ότι με μια αρκετά ομαλή αύξηση της θερμοκρασίας, πρέπει να υποβάλετε τον άνθρακα σε ισχυρή και ομοιόμορφη θέρμανση χωρίς πρόσβαση αέρα για κάποιο χρονικό διάστημα (περίπου 20 λεπτά). Πρέπει να το ζεστάνετε σταδιακά και να το κρυώσετε επίσης. Θερμοκρασία - όσο υψηλότερη τόσο το καλύτερο. Κατά προτίμηση πάνω από 1000. Είχα
πορτοκαλί (πιο κοντά στο λευκό) θέρμανση σιδήρου σε αυτοσχέδιο σφυρηλάτηση. Τα βιομηχανικά ηλεκτρόδια πυροδοτούνται για πολλές ημέρες, με πολύ ομαλή παροχή και απομάκρυνση της θερμότητας. Εξάλλου, πρόκειται ουσιαστικά για κεραμικά, τα οποία είναι εύθραυστα. Δεν μπορώ να εγγυηθώ ότι ο άνθρακας δεν θα σπάσει. Τα έκανα όλα με το μάτι. Μερικά κάρβουνα έσπασαν αμέσως μετά τη χρήση.

Έτσι, το κάρβουνο είναι έτοιμο. Θα πρέπει να έχει όσο το δυνατόν λιγότερη αντίσταση. Κατά τη μέτρηση της αντίστασης, δεν πρέπει να αγγίξετε το κάρβουνο με τις βελόνες του δοκιμαστή, αλλά να πάρετε δύο συρματόσχοινα, να τα ακουμπήσετε στις πλευρές του άνθρακα (όχι στα άκρα της ράβδου, αλλά απλώς κατά μήκος της διαμέτρου) και πιέστε σταθερά με τα δάχτυλά σας (για να μην ραγίσετε), δείτε τη φιγούρα, στο σχήμα η ροζ άμορφη μάζα είναι τα δάχτυλα που σφίγγουν τα νήματα του σύρματος.

Εάν η αντίσταση είναι 0,3-0,4 ohms (αυτό ήταν στο όριο της ευαισθησίας του δοκιμαστή μου), τότε αυτό είναι ένα καλό κάρβουνο. Εάν είναι περισσότερο από 2-3 ohms, τότε είναι κακό (η πυκνότητα ισχύος θα είναι μικρή). Εάν το κάρβουνο είναι ανεπιτυχές, μπορείτε να επαναλάβετε το ψήσιμο.

Μετά το ψήσιμο, φτιάχνουμε ένα ηλεκτρόδιο εκκένωσης. Αυτή είναι μια λωρίδα από ασήμι ή σίδερο - 2008μήκος ίσο με διπλάσιο ή ελαφρώς μικρότερο από το μήκος του άνθρακα,
πλάτος - δύο διαμέτρους οπών. Πάχος - ας πούμε 0,5 mm. Από αυτό πρέπει να τυλίγετε έναν κύλινδρο του οποίου η εξωτερική διάμετρος είναι ίση με
διάμετρος οπής. Αλλά ο κύλινδρος δεν θα λειτουργήσει, επειδή το πλάτος είναι πολύ μικρό, θα αποδειχθεί ότι είναι ένας κύλινδρος με μια διαμήκη σχισμή. Αυτή η υποδοχή είναι σημαντική για την αντιστάθμιση της θερμικής διαστολής. Εάν φτιάξετε έναν γεμάτο κύλινδρο, το ασήμι θα σκάσει το κάρβουνο όταν θερμανθεί.
Εισάγουμε τον «κύλινδρο» στο κάρβουνο. Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι εφαρμόζει σφιχτά στην τρύπα. Υπάρχουν δύο πλευρές σε αυτό: η υπερβολική δύναμη θα σπάσει τον άνθρακα· η πολύ μικρή δύναμη δεν θα κάνει αρκετή επαφή (αυτό είναι πολύ σημαντικό). Δείτε εικόνα.

Αυτό το σχέδιο δεν γεννήθηκε αμέσως, μου φαίνεται πιο τέλειο από εκείνους τους σφιγκτήρες που είναι σχεδιασμένοι στην πατέντα του Jaco. Πρώτον, με μια τέτοια επαφή, το ρεύμα δεν ρέει κατά μήκος, αλλά κατά μήκος της ακτίνας του κυλινδρικού άνθρακα, το οποίο μπορεί να μειώσει σημαντικά τις ηλεκτρικές απώλειες. Δεύτερον, τα μέταλλα έχουν υψηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής από τον άνθρακα, επομένως η επαφή του άνθρακα με τον μεταλλικό σφιγκτήρα εξασθενεί όταν θερμαίνεται. Στην περίπτωσή μου, η επαφή ενισχύει ή διατηρεί τη δύναμή της. Τρίτον, εάν το ηλεκτρόδιο εκκένωσης δεν είναι κατασκευασμένο από ασήμι, τότε ο άνθρακας το προστατεύει από την οξείδωση. Βιαστείτε και δώστε μου μια πατέντα!

Τώρα μπορείτε να μετρήσετε ξανά την αντίσταση· ένας από τους πόλους θα είναι το ηλεκτρόδιο που μεταφέρει ρεύμα. Παρεμπιπτόντως, ο ελεγκτής μου έχει 0,3 ohms - αυτό είναι ήδη το όριο ευαισθησίας, επομένως είναι καλύτερο να περάσετε ένα ρεύμα γνωστής τάσης και να μετρήσετε τη δύναμή του.

Παροχή αέρα

Παίρνουμε μια ατσάλινη ράβδο από ένα στυλό μεγάλης χωρητικότητας. Κατά προτίμηση άδειο. Αφαιρούμε το μπλοκ με την μπάλα από αυτό - αυτό που μένει είναι απλώς ένας σιδερένιος σωλήνας. Αφαιρούμε προσεκτικά την υπόλοιπη πάστα (δεν το έκανα πολύ καλά και η πάστα αργότερα απανθρακώθηκε, κάτι που έκανε τη ζωή δύσκολη). Πρώτα, αυτό γίνεται με νερό και, στη συνέχεια, είναι καλύτερο να ανάψετε τη ράβδο πολλές φορές στη φλόγα του καυστήρα. Το μελάνι θα πυρολυθεί, αφήνοντας πίσω του άνθρακα που μπορεί να αφαιρεθεί.

Στη συνέχεια, βρίσκουμε κάποιο άλλο σωλήνα για να συνδέσουμε αυτό το καλάμι (θα είναι ζεστό) με ένα σωλήνα PVC που οδηγεί από τον συμπιεστή του ενυδρείου, ο οποίος χρησιμοποιείται για την προετοιμασία των ψαριών. Όλα πρέπει να είναι αρκετά σφιχτά. Βάζουμε ρυθμιζόμενο σφιγκτήρα στον σωλήνα PVC, γιατί ακόμα και ο πιο αδύναμος συμπιεστής παράγει πολύ αέρα. Στην ιδανική περίπτωση, θα πρέπει να φτιάξετε έναν ασημί, όχι έναν ατσάλι, σωλήνα, και μάλιστα τα κατάφερα, αλλά δεν μπορούσα να εξασφαλίσω μια στενή σύνδεση μεταξύ του ασημένιου σωλήνα και της γραμμής PVC. Οι ενδιάμεσοι σωλήνες δηλητηρίασαν έντονα τον αέρα (λόγω των ίδιων θερμικών κενών), οπότε στο τέλος κατακάθισα σε μια ατσάλινη ράβδο. Φυσικά, αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί, αλλά έπρεπε απλώς να ξοδέψετε χρόνο και προσπάθεια για αυτό και να επιλέξετε το κατάλληλο ακουστικό για την περίσταση. Γενικά, σε αυτό το κομμάτι παρέκκλισα πολύ από την πατέντα του Jaco. Δεν μπορούσα να φτιάξω ένα τριαντάφυλλο σαν αυτό που ζωγράφισε (και για να είμαι ειλικρινής, δεν κοίταξα αρκετά καλά το σχέδιό του εκείνη την εποχή).

Εδώ αξίζει να κάνουμε μια μικρή παρέκβαση και να συζητήσουμε πώς ο Jaco παρεξήγησε το έργο του στοιχείου του. Προφανώς, το οξυγόνο πηγαίνει σε ιοντική μορφή κάπου στην κάθοδο, σύμφωνα με τον τύπο O2 + 4e- = 2O2-, ή κάποια παρόμοια αντίδραση όπου το οξυγόνο μειώνεται και συνδυάζεται με κάτι. Δηλαδή, είναι σημαντικό να διασφαλίζεται η τριπλή επαφή αέρα, ηλεκτρολύτη και καθόδου. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν οι φυσαλίδες αέρα έρχονται σε επαφή με το μέταλλο του ψεκαστήρα και τον ηλεκτρολύτη. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η συνολική περίμετρος όλων των οπών του ατμοποιητή, τόσο μεγαλύτερο θα πρέπει να είναι το ρεύμα. Επίσης, αν φτιάξετε ένα κύπελλο με κεκλιμένες άκρες, η επιφάνεια τριπλής επαφής μπορεί επίσης να αυξηθεί, βλ.

Μια άλλη επιλογή είναι όταν το διαλυμένο οξυγόνο μειώνεται στην κάθοδο. Σε αυτή την περίπτωση, η περιοχή τριπλής επαφής δεν είναι ιδιαίτερα σημαντική, αλλά χρειάζεται απλώς να μεγιστοποιήσετε την επιφάνεια των φυσαλίδων για να επιταχύνετε τη διάλυση του οξυγόνου. Είναι αλήθεια ότι σε αυτή την περίπτωση δεν είναι σαφές γιατί το διαλυμένο οξυγόνο δεν οξειδώνει τον άνθρακα απευθείας, χωρίς ηλεκτροχημική αντίδραση (εργαζόμενος "παρακάμπτοντας" το ηλεκτρικό κύκλωμα). Προφανώς, σε αυτή την περίπτωση, οι καταλυτικές ιδιότητες του υλικού του κυπέλλου είναι σημαντικές. Εντάξει, αυτοί είναι όλοι οι στίχοι. Σε κάθε περίπτωση, πρέπει να χωρίσετε το ρεύμα σε μικρές φυσαλίδες. Οι προσπάθειες που έχω κάνει για να το κάνω αυτό δεν ήταν ιδιαίτερα επιτυχημένες.

Για να γίνει αυτό, ήταν απαραίτητο να γίνουν λεπτές τρύπες, οι οποίες προκάλεσαν πολλά προβλήματα.

Πρώτον, οι λεπτές τρύπες φράσσονται γρήγορα, επειδή... το σίδερο διαβρώνεται, η σκουριά και τα υπολείμματα άνθρακα (θυμηθείτε ότι κάποτε υπήρχε πάστα στυλό) πέφτουν από τη ράβδο και βουλώνουν τις τρύπες.
Δεύτερον, οι τρύπες είναι άνισου μεγέθους και είναι δύσκολο να ρέει αέρας ταυτόχρονα από όλες τις τρύπες.
Τρίτον, εάν δύο τρύπες βρίσκονται κοντά, τότε υπάρχει κακή τάση οι φυσαλίδες να συγχωνεύονται πριν σπάσουν.
Τέταρτον, ο συμπιεστής παρέχει αέρα άνισα και αυτό επηρεάζει επίσης κατά κάποιο τρόπο το μέγεθος των φυσαλίδων (προφανώς, μια φυσαλίδα βγαίνει με ένα πάτημα). Όλα αυτά μπορούν να παρατηρηθούν εύκολα ρίχνοντας νερό σε ένα διαφανές βάζο και δοκιμάζοντας τον ψεκαστήρα σε αυτό. Φυσικά, το αλκάλι έχει διαφορετικό ιξώδες και συντελεστή επιφανειακής τάσης, επομένως πρέπει να ενεργήσετε τυχαία. Δεν μπόρεσα ποτέ να ξεπεράσω αυτά τα προβλήματα και, επιπλέον, το πρόβλημα των διαρροών αέρα λόγω θερμικών κενών. Λόγω αυτών των διαρροών, ο ψεκαστήρας δεν μπόρεσε να αρχίσει να λειτουργεί, καθώς αυτό απαιτεί υπερνίκηση των δυνάμεων επιφανειακής τάσης. Ήταν εδώ που οι ελλείψεις των σφιγκτήρων έγιναν πλήρως εμφανείς. Όσο και να τα σφίξετε, εξακολουθούν να χαλαρώνουν όταν θερμαίνονται. Ως αποτέλεσμα, άλλαξα σε έναν απλό ψεκαστήρα στυλό, ο οποίος έδωσε μόνο ένα ρεύμα φυσαλίδων. Προφανώς, για να το κάνετε αυτό με κανονικό τρόπο, πρέπει να απαλλαγείτε προσεκτικά από διαρροές, να τροφοδοτήσετε αέρα υπό σημαντική πίεση (περισσότερη από αυτή που δημιουργείται από έναν συμπιεστή ενυδρείου) και μέσα από μικρές τρύπες.

Αυτό το μέρος του σχεδιασμού είναι ειλικρινά κακώς επεξεργασμένο...

Συνέλευση

Ολα. Ας τα βάλουμε όλα μαζί. Πρέπει να εγκαταστήσετε τα πάντα στους σφιγκτήρες έτσι ώστε
1. Δεν υπήρχε βραχυκύκλωμα μέσω της κατασκευής στήριξης.
2. Το κάρβουνο δεν άγγιξε το σωλήνα που φυσούσε αέρα ή τα τοιχώματα
φλιτζάνι. Αυτό θα είναι δύσκολο, καθώς τα κενά είναι μικρά, οι σφιγκτήρες είναι αδύναμοι και το αλκάλιο θα γουργουρίζει όταν το στοιχείο λειτουργεί. Θα δράσει επίσης η δύναμη του Αρχιμήδειου, η οποία θα μετατοπίσει τα πάντα όπου δεν χρειάζεται, και η δύναμη επιφανειακής τάσης, προσελκύοντας τον άνθρακα σε άλλα αντικείμενα. Το ασήμι θα γίνει μαλακό όταν θερμανθεί. Επομένως, στο τέλος, κράτησα το κάρβουνο με πένσα μέχρι το τέλος του ηλεκτροδίου εκκένωσης. Ήταν κακό. Για κανονική λειτουργία, πρέπει ακόμα να φτιάξετε ένα καπάκι (προφανώς, μόνο από πορσελάνη - ο πηλός μουλιάζεται σε αλκάλια και χάνει τη δύναμη, ίσως μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ψημένο πηλό). Η ιδέα για το πώς να φτιάξετε αυτό το καπάκι βρίσκεται στην πατέντα του Jaco. Το κυριότερο είναι ότι πρέπει να συγκρατεί αρκετά καλά το κάρβουνο, γιατί... ακόμα και με μια ελαφριά λανθασμένη ευθυγράμμιση θα ακουμπήσει το κύπελλο στο κάτω μέρος. Για να γίνει αυτό, πρέπει να έχει μεγάλο ύψος. Δεν κατάφερα να βρω ένα τέτοιο καπάκι από πορσελάνη, ούτε κατάφερα να φτιάξω ένα κεραμικό από πηλό (ό,τι προσπάθησα να φτιάξω από πηλό έσπασε γρήγορα, προφανώς κάπως το έκανα λάθος). Το μόνο μικρό κόλπο είναι να χρησιμοποιήσετε ως θερμομόνωση ένα μεταλλικό κάλυμμα και ένα στρώμα από άργιλο ακόμη και με κακή καύση. Αυτός ο δρόμος επίσης δεν είναι τόσο εύκολος.

Εν ολίγοις, ο σχεδιασμός των στοιχείων μου ήταν επίσης άχρηστος.

Είναι επίσης καλή ιδέα να προετοιμάσετε ένα εργαλείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να πάρετε ένα κομμάτι άνθρακα που μπορεί να πέσει από το ηλεκτρόδιο και να πέσει στο αλκάλιο. Ένα κομμάτι άνθρακα μπορεί να πέσει και να πέσει στο αλκάλιο, τότε θα υπάρξει βραχυκύκλωμα. Ως τέτοιο εργαλείο, είχα ένα λυγισμένο ατσάλινο κλιπ, το οποίο κρατούσα με πένσα. Συνδέουμε τα καλώδια - το ένα στη λαβή, το άλλο στο ηλεκτρόδιο εξόδου. Μπορείτε να το κολλήσετε, αν και χρησιμοποίησα δύο μεταλλικές πλάκες και τις βίδωσα μεταξύ τους με βίδες (όλα από παιδικό σετ μεταλλικής κατασκευής). Το κύριο πράγμα είναι να καταλάβουμε ότι ολόκληρη η δομή λειτουργεί σε χαμηλή τάση και όλες οι συνδέσεις πρέπει να γίνονται καλά. Μετράμε την αντίσταση ελλείψει ηλεκτρολύτη μεταξύ των ηλεκτροδίων - φροντίζουμε να είναι υψηλή (τουλάχιστον 20 Ohm). Μετράμε την αντίσταση όλων των συνδέσεων και φροντίζουμε να είναι μικρές. Συναρμολογούμε ένα κύκλωμα με φορτίο. Για παράδειγμα, μια αντίσταση 1 Ohm και ένα αμπερόμετρο συνδεδεμένο σε σειρά. Οι δοκιμαστές έχουν χαμηλή αντίσταση αμπερόμετρου μόνο στη λειτουργία των μονάδων μέτρησης των αμπέρ· καλό είναι να το μάθετε εκ των προτέρων. Μπορείτε είτε να ενεργοποιήσετε τη λειτουργία αλλαγής μονάδας αμπέρ (το ρεύμα θα είναι από 0,001 έως 0,4 A), είτε αντί για συνδεδεμένο σε σειρά αμπερόμετρο, να ενεργοποιήσετε ένα βολτόμετρο παράλληλα (η τάση θα είναι από 0,2 έως 0,9 V). Είναι επιθυμητό να παρέχεται η δυνατότητα αλλαγής των συνθηκών κατά τη διάρκεια του πειράματος για τη μέτρηση της τάσης ανοιχτού κυκλώματος, του ρεύματος βραχυκυκλώματος και του ρεύματος με φορτίο 1 ohm. Είναι καλύτερα εάν η αντίσταση μπορεί επίσης να αλλάξει: 0,5 ohm, 1 ohm και 2 ohm για να βρείτε αυτή στην οποία θα επιτευχθεί η μέγιστη ισχύς.

Ενεργοποιούμε τον συμπιεστή από το ενυδρείο και σφίγγουμε τον σφιγκτήρα έτσι ώστε ο αέρας να ρέει ελάχιστα (και, παρεμπιπτόντως, η λειτουργικότητα του αγωγού παροχής πρέπει να ελεγχθεί βυθίζοντάς τον στο νερό. Δεδομένου ότι η πυκνότητα του αλκαλίου είναι 2,7, πρέπει να βυθιστεί σε ένα κατάλληλα μεγάλο βάθος Δεν είναι απαραίτητο το πλήρες σφίξιμο, Το κύριο πράγμα είναι ότι ακόμα και σε τέτοιο βάθος κάτι γουργουρίζει από την άκρη του σωλήνα.

Προληπτικά μέτρα

Ακολουθεί η εργασία με λιωμένο αλκάλιο. Πώς μπορώ να εξηγήσω τι είναι το τήγμα αλκαλίων; Έχεις μπει σαπούνι στα μάτια; Είναι δυσάρεστο, έτσι δεν είναι; Έτσι, το λιωμένο NaOH είναι επίσης σαπούνι, θερμαίνεται μόνο στους 400 βαθμούς και εκατοντάδες φορές πιο καυστικό.

Απαιτούνται αυστηρά μέτρα προστασίας κατά την εργασία με λιωμένο αλκάλι!

Πρωτα απο ολα, Τα καλά γυαλιά ασφαλείας είναι απολύτως απαραίτητα. Είμαι μυωπική, οπότε φόρεσα δύο γυαλιά - πλαστικά γυαλιά ασφαλείας από πάνω και γυαλί από κάτω. Τα γυαλιά ασφαλείας πρέπει να προστατεύουν από πιτσιλιές όχι μόνο από μπροστά, αλλά και από τα πλάγια. Ένιωθα ασφαλής σε τέτοια πυρομαχικά. Παρά τα γυαλιά ασφαλείας, δεν συνιστάται να φέρετε το πρόσωπό σας κοντά στη συσκευή.

Εκτός από τα μάτια σας, πρέπει επίσης να προστατεύετε τα χέρια σας. Έκανα τα πάντα πολύ προσεκτικά, οπότε στο τέλος τα κατάφερα και δούλεψα με μπλουζάκι. Αυτό είναι χρήσιμο, αφού οι πιο μικρές πιτσιλιές αλκαλίων που πέφτουν μερικές φορές στα χέρια σου προκαλούν έγκαυμα που δεν σε αφήνει να ξεχάσεις για αρκετές μέρες με ποια ουσία έχεις να κάνεις.

Αλλά, φυσικά, υπήρχαν γάντια στα χέρια μου. Πρώτον, οικιακά από καουτσούκ (όχι τα πιο λεπτά) και από πάνω - σπυράκια από κουρέλια που προεξέχουν από το πίσω μέρος της παλάμης. Τα έβρεξα με νερό για να μπορώ να χειρίζομαι καυτά αντικείμενα. Με ένα τέτοιο ζευγάρι γάντια, τα χέρια σας είναι λίγο-πολύ προστατευμένα. Αλλά πρέπει να βεβαιωθείτε ότι τα εξωτερικά γάντια δεν είναι ποτέ πολύ βρεγμένα. Μια σταγόνα νερού που πέφτει στον ηλεκτρολύτη βράζει αμέσως και ο ηλεκτρολύτης πιτσιλίζει πολύ όμορφα. Αν συμβεί αυτό (και μου συνέβη τρεις φορές), προκύπτουν προβλήματα με το αναπνευστικό σύστημα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, κράτησα αμέσως την αναπνοή μου χωρίς να ολοκληρώσω την εισπνοή (η πρακτική του καγιάκ βοηθάει να μην πανικοβάλλεστε σε τέτοιες καταστάσεις) και βγήκα από την κουζίνα όσο το δυνατόν γρηγορότερα.

Γενικά, για την προστασία του αναπνευστικού συστήματος απαιτείται καλός αερισμός κατά τη διάρκεια του πειράματος. Στην περίπτωσή μου ήταν απλώς ένα ντραφτ (ήταν το καλοκαίρι). Αλλά ιδανικά θα πρέπει να είναι κουκούλα ή ανοιχτό αέρα.

Δεδομένου ότι οι πιτσιλιές αλυσίβας είναι αναπόφευκτες, ό,τι βρίσκεται σε άμεση γειτνίαση με το κύπελλο καλύπτεται από κάποιο βαθμό αλυσίβας. Εάν το χειριστείτε με γυμνά χέρια, μπορεί να καείτε. Είναι απαραίτητο να πλύνετε τα πάντα μετά την ολοκλήρωση του πειράματος, συμπεριλαμβανομένων των γαντιών.

Σε περίπτωση εγκαύματος, είχα πάντα κοντά ένα δοχείο με νερό και ένα δοχείο με αραιωμένο ξύδι για να εξουδετερώνουν τα αλκάλια σε περίπτωση σοβαρού εγκαύματος. Ευτυχώς, το ξύδι δεν ήταν ποτέ χρήσιμο και δεν μπορώ να πω αν αξίζει να το χρησιμοποιήσετε καθόλου. Σε περίπτωση εγκαύματος ξεπλύνετε αμέσως τα αλκάλια με άφθονο νερό. Υπάρχει επίσης μια λαϊκή θεραπεία για εγκαύματα - ούρα. Φαίνεται να βοηθάει επίσης.

Στην πραγματικότητα δουλεύει με το στοιχείο

Ρίξτε ξηρό NaOH σε ένα ποτήρι (αγόρασα το Digger για τον καθαρισμό σωλήνων). Μπορείτε να προσθέσετε MgO και άλλα συστατικά, όπως CaCO3 (σκόνη δοντιών ή κιμωλία) ή MgCO3 (είχα MgO από φίλους). Ανάψτε τον καυστήρα και θερμαίνετε τον. Επειδή το NaOH είναι εξαιρετικά υγροσκοπικό, αυτό πρέπει να γίνει αμέσως (και η σακούλα με NaOH πρέπει να είναι καλά κλεισμένη). Θα ήταν καλή ιδέα να βεβαιωθείτε ότι το γυαλί περιβάλλεται από θερμότητα από όλες τις πλευρές - το ρεύμα εξαρτάται ΠΟΛΥ από τη θερμοκρασία. Δηλαδή, φτιάξτε έναν αυτοσχέδιο θάλαμο καύσης και κατευθύνετε τη φλόγα του καυστήρα μέσα του (πρέπει επίσης να βεβαιωθείτε ότι το φυσίγγιο στον καυστήρα δεν εκραγεί, κατά τη γνώμη μου αυτοί οι καυστήρες είναι πολύ κακώς κατασκευασμένοι από αυτήν την άποψη, όπως ήδη έγραψε, γι 'αυτό πρέπει να ζεστά αέρια δεν έπεσαν στο κάνιστρο και ήταν καλύτερα να το κρατήσετε στην κανονική του θέση και όχι "ανάποδα").
Μερικές φορές αποδεικνύεται ότι είναι βολικό να φέρετε τη φλόγα του καυστήρα από πάνω, αλλά αυτό γίνεται αφού όλα έχουν λιώσει. Στη συνέχεια, ο σωλήνας εκκένωσης, το ηλεκτρόδιο εκκένωσης (και ο άνθρακας μέσω αυτού) και η κορυφή του γυαλιού, όπου υπάρχουν οι περισσότερες φυσαλίδες αέρα, θερμαίνονται ταυτόχρονα. Αν με απατά η μνήμη μου, το μεγαλύτερο αποτέλεσμα προέκυψε με αυτόν τον τρόπο.

Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το αλκάλι θα αρχίσει να λιώνει και ο όγκος του θα μειωθεί. Πρέπει να προσθέσετε σκόνη έτσι ώστε το ποτήρι να είναι γεμάτο κατά τα 2/3 του ύψους (το αλκάλιο θα ρέει μακριά λόγω τριχοειδούς και πιτσιλίσματος). Ο σωλήνας παροχής αέρα δεν λειτούργησε καλά για μένα (λόγω θερμικής διαστολής, τα κενά και οι διαρροές θα αυξηθούν και λόγω της καλής απομάκρυνσης της θερμότητας, το αλκάλιο σε αυτόν μπορεί να στερεοποιηθεί). Μερικές φορές ο αέρας σταματούσε να ρέει εντελώς. Για να το διορθώσω έκανα τα εξής:
1. Φύσημα (προσωρινή ήπια αύξηση της παροχής αέρα)
2. Σήκω. (η πίεση θα είναι μικρότερη και ο αέρας θα εκτοπίσει τη στήλη των αλκαλίων από
σωλήνες)
3. Ζέσταμα (το βγάζουμε από το φλιτζάνι και το ζεσταίνουμε με καυστήρα για να λιώσουν τα αλκάλια μέσα στον ψεκαστήρα).

Γενικά, το στοιχείο αρχίζει να λειτουργεί καλά σε θερμή θερμοκρασία (το αλκάλιο αρχίζει να λάμπει). Ταυτόχρονα, ο αφρός αρχίζει να ρέει (αυτό είναι CO2) και ακούγονται θόρυβοι με φλας (είτε αυτό είναι υδρογόνο, είτε το CO καίγεται, ακόμα δεν καταλαβαίνω).
Κατάφερα να επιτύχω μέγιστη ισχύ 0,025 W/cm2 ή 0,176 W συνολικά ανά στοιχείο, με αντίσταση φορτίου 1,1 Ohms. Ταυτόχρονα μέτρησα το ρεύμα με αμπερόμετρο. Ήταν επίσης δυνατό να μετρηθεί η πτώση τάσης στο φορτίο.

Εκφυλισμός ηλεκτρολυτών

Μια κακή παρενέργεια εμφανίζεται στο στοιχείο

NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.

Δηλαδή, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα (δεκάδες λεπτά) όλα θα σκληρύνουν (το σημείο τήξης της σόδας - δεν θυμάμαι, αλλά περίπου 800). Για κάποιο χρονικό διάστημα αυτό μπορεί να ξεπεραστεί με την προσθήκη περισσότερων αλκαλίων, αλλά στο τέλος δεν έχει σημασία - ο ηλεκτρολύτης θα σκληρύνει. Σχετικά με το πώς να το καταπολεμήσετε, δείτε άλλες σελίδες σε αυτόν τον ιστότοπο, ξεκινώντας από τη σελίδα για το UTE. Γενικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το NaOH, παρά αυτό το πρόβλημα, για το οποίο έγραψε ο Jaco στην πατέντα του. Γιατί υπάρχουν τρόποι παραγωγής NaOH από Na2CO3. Για παράδειγμα, εκτόπιση από άσβεστο σύμφωνα με την αντίδραση Na2CO3+CaOH=2NaOH+CaCO3, μετά την οποία μπορεί να διαπυρωθεί το CaCO3 και να ληφθεί ξανά CaO. Είναι αλήθεια ότι αυτή η μέθοδος είναι πολύ ενεργοβόρα και η συνολική απόδοση του στοιχείου θα μειωθεί πολύ και η πολυπλοκότητα θα αυξηθεί. Επομένως, νομίζω ότι πρέπει ακόμα να αναζητήσετε μια σταθερή σύνθεση ηλεκτρολυτών, η οποία βρέθηκε στο SARA. Είναι πολύ πιθανό ότι αυτό μπορεί να γίνει με την εύρεση αιτήσεων για διπλώματα ευρεσιτεχνίας SARA στη βάση δεδομένων του Γραφείου Διπλωμάτων Ευρεσιτεχνίας των ΗΠΑ (http://www.uspto.gov), ειδικά επειδή με την πάροδο του χρόνου θα μπορούσαν να έχουν ήδη εκδοθεί πατέντες. Αλλά δεν το έχω καταφέρει ακόμα. Στην πραγματικότητα, αυτή η ίδια η ιδέα εμφανίστηκε μόνο κατά την προετοιμασία αυτών των υλικών. Προφανώς, θα το κάνω σύντομα.

Αποτελέσματα, σκέψεις και συμπεράσματα

Εδώ μπορώ να επαναλάβω τον εαυτό μου λίγο. Μπορείτε να ξεκινήσετε όχι με ασήμι, αλλά αμέσως με σίδερο. Όταν προσπάθησα να χρησιμοποιήσω έναν απατεώνα
από ανοξείδωτο χάλυβα, μου βγήκε άσχημα. Τώρα καταλαβαίνω ότι ο πρώτος λόγος για αυτό είναι η χαμηλή θερμοκρασία και το μεγάλο κενό μεταξύ των ηλεκτροδίων. Στο άρθρο του, ο Jacques γράφει ότι η κακή απόδοση με το σίδερο οφείλεται στο γεγονός ότι το λάδι καίγεται στο σίδερο και δημιουργείται ένα δεύτερο ηλεκτρόδιο άνθρακα, επομένως πρέπει να καθαρίσετε πολύ προσεκτικά το σίδερο από τα παραμικρά ίχνη λαδιού και επίσης να χρησιμοποιήσετε σίδηρο
χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Ίσως ναι, αλλά εξακολουθώ να πιστεύω ότι υπάρχει ένας άλλος, πιο σημαντικός λόγος. Ο σίδηρος είναι ένα στοιχείο μεταβλητού σθένους. Διαλύεται και σχηματίζει «βραχυκύκλωμα». Αυτό υποστηρίζεται και από την αλλαγή χρώματος. Όταν χρησιμοποιείται ασήμι, το χρώμα του ηλεκτρολύτη δεν αλλάζει (το ασήμι είναι το πιο ανθεκτικό μέταλλο στη δράση των λιωμένων αλκαλίων). Στο
Όταν χρησιμοποιείτε σίδηρο, ο ηλεκτρολύτης γίνεται καφέ. Όταν χρησιμοποιείτε ασήμι, η τάση ανοιχτού κυκλώματος φτάνει τα 0,9 V ή υψηλότερη. Όταν χρησιμοποιείτε σίδερο, είναι σημαντικά μικρότερο (δεν θυμάμαι ακριβώς, αλλά όχι περισσότερο από 0,6 V). Όσο για το τι είδους σίδερο πρέπει να χρησιμοποιηθεί για να λειτουργούν όλα καλά, δείτε άλλες σελίδες. Λίγα περισσότερα για τους υδρατμούς, για τους οποίους γράφει το SARA. Από τη μια είναι καλό για όλους (θεωρητικά): εμποδίζει το σίδηρο να εισέλθει σε διάλυμα (η αντίδραση αποσύνθεσης των φερτών αλκαλιμετάλλων με ζεστό νερό είναι γνωστή, κάτι σαν Na2FeO4+H2O=2NaOH+Fe2O3) και φαίνεται να μετατοπίζεται η ισορροπία σε μια κακή παράπλευρη αντίδραση . Αναζήτησα τη θερμοδυναμική της αντίδρασης NaOH+CO2=Na2CO3+H2O χρησιμοποιώντας το διαδικτυακό πρόγραμμα F*A*C*T (http://www.crct.polymtl.ca/FACT/index.php) Σε όλες τις θερμοκρασίες, Η ισορροπία σε αυτό μετατοπίζεται πολύ έντονα προς τα δεξιά, δηλαδή, το νερό είναι απίθανο να εκτοπίσει σημαντικά το διοξείδιο του άνθρακα από την ένωση του με οξείδιο του νατρίου. Είναι πιθανό να αλλάξει η κατάσταση στο κράμα NaOH-Na2CO3 ή να σχηματιστεί ένα είδος υδατικού διαλύματος, αλλά δεν ξέρω πώς να το μάθω. Νομίζω ότι σε αυτή την περίπτωση η πρακτική είναι το κριτήριο της αλήθειας.

Το κύριο πράγμα που μπορεί να συναντήσετε όταν διεξάγετε πειράματα με ατμό είναι η συμπύκνωση. Εάν κάπου στη διαδρομή από το σημείο εισόδου του νερού στον κύριο αέρα, η θερμοκρασία οποιουδήποτε τοίχου πέσει κάτω από τους 100 C, το νερό μπορεί να συμπυκνωθεί και στη συνέχεια, με τη ροή του αέρα, να εισέλθει στο αλκάλιο με τη μορφή σταγονιδίου. Αυτό είναι πολύ επικίνδυνο και πρέπει να αποφεύγεται με κάθε κόστος. Αυτό που είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο είναι ότι η θερμοκρασία των τοίχων δεν είναι τόσο εύκολο να μετρηθεί. Εγώ ο ίδιος δεν έχω προσπαθήσει να κάνω κάτι με ατμό.

Σε γενικές γραμμές, φυσικά, πρέπει να εκτελέσετε τέτοιες εργασίες όχι σε ένα διαμέρισμα, αλλά τουλάχιστον σε μια εξοχική κατοικία και να κάνετε αμέσως ένα μεγαλύτερο στοιχείο. Για να γίνει αυτό, φυσικά, θα χρειαστείτε έναν μεγαλύτερο φούρνο για ψήσιμο, μια μεγαλύτερη "σόμπα" για τη θέρμανση του στοιχείου και περισσότερα υλικά εκκίνησης. Αλλά θα είναι πολύ πιο βολικό να δουλέψετε με όλες τις λεπτομέρειες. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τη δομή του ίδιου του στοιχείου, το οποίο δεν είχα καπάκι. Το να φτιάξεις ένα μεγάλο καπάκι είναι πολύ πιο εύκολο από το να φτιάξεις ένα μικρό.

Σχετικά με το ασήμι. Το ασήμι, φυσικά, δεν είναι τόσο φθηνό. Αλλά αν κάνετε το ηλεκτρόδιο αργύρου αρκετά λεπτό, τότε το ασημένιο στοιχείο μπορεί να γίνει οικονομικά αποδοτικό. Για παράδειγμα, ας πούμε ότι καταφέραμε να φτιάξουμε ένα ηλεκτρόδιο με πάχος 0,1 mm. Δεδομένης της πλαστικότητας και της ελασιμότητας του ασημιού, αυτό θα είναι εύκολο (το ασήμι μπορεί να τραβηχτεί μέσα από κυλίνδρους σε πολύ λεπτό φύλλο, και ήθελα ακόμη να το κάνω αυτό, αλλά δεν υπήρχαν κύλινδροι). Με πυκνότητα περίπου 10 g/cm^3, ένα κυβικό εκατοστό αργύρου κοστίζει περίπου 150 ρούβλια. Θα δώσει 100 τετραγωνικά εκατοστά επιφάνειας ηλεκτροδίου. Μπορείτε να πάρετε 200cm^2 αν πάρετε δύο επίπεδα κάρβουνα και τοποθετήσετε ένα ασημένιο πιάτο ανάμεσά τους. Με μια συγκεκριμένη ισχύ 0,025 W/cm^2 που πέτυχα, η ισχύς είναι 5 watt ή 30 ρούβλια ανά watt ή 30.000 ρούβλια ανά κιλοβάτ. Λόγω της απλότητας του σχεδιασμού, μπορείτε να περιμένετε ότι τα υπόλοιπα εξαρτήματα του στοιχείου κιλοβάτ (σόμπα, αντλία αέρα) θα είναι σημαντικά φθηνότερα. Το σώμα μπορεί να είναι κατασκευασμένο από πορσελάνη, η οποία είναι σχετικά ανθεκτική στο τήγμα των αλκαλίων. Το αποτέλεσμα δεν θα είναι πολύ ακριβό, ακόμη και σε σύγκριση με μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χαμηλής ισχύος βενζίνης. Και οι ηλιακοί συλλέκτες με ανεμόμυλους και θερμοηλεκτρικές γεννήτριες βρίσκονται πολύ πίσω. Για να μειώσετε περαιτέρω την τιμή, μπορείτε να δοκιμάσετε να φτιάξετε ένα δοχείο από επάργυρο χαλκό. Σε αυτή την περίπτωση, το στρώμα αργύρου θα είναι 100-1000 φορές λεπτότερο. Είναι αλήθεια ότι τα πειράματά μου με ένα κουτάλι χαλικονικελίου τελείωσαν ανεπιτυχώς, επομένως δεν είναι σαφές πόσο ανθεκτική θα είναι η ασημένια επίστρωση. Δηλαδή, ακόμη και η χρήση ασημιού ανοίγει αρκετά καλές προοπτικές. Το μόνο πράγμα που θα μπορούσε να αποτύχει εδώ είναι αν το ασήμι δεν είναι αρκετά δυνατό.

Περισσότερα για τα υλικά της θήκης. Σύμφωνα με τους ισχυρισμούς, τα υπεροξείδια του νατρίου, για παράδειγμα, το Na2O2, που θα πρέπει να εμφανίζονται όταν ο αέρας διοχετεύεται στο NaOH, έχουν μεγάλη σημασία κατά τη λειτουργία του στοιχείου. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το υπεροξείδιο διαβρώνει σχεδόν όλες τις ουσίες. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τη μέτρηση της απώλειας βάρους με χωνευτήρια κατασκευασμένα από διάφορα υλικά που περιείχαν τηγμένο υπεροξείδιο του νατρίου. Το ζιρκόνιο αποδείχθηκε ότι ήταν το πιο ανθεκτικό, ακολουθούμενο από σίδηρο, μετά νικέλιο και μετά πορσελάνη. Ο Silver δεν μπήκε στην πρώτη τετράδα. Δυστυχώς, δεν θυμάμαι ακριβώς πόσο σταθερό είναι το ασήμι. Εκεί γράφτηκε και για την καλή αντίσταση του Al2O3 και του MgO. Όμως η δεύτερη θέση, την οποία καταλαμβάνει ο σίδηρος, εμπνέει αισιοδοξία.

Αυτό είναι όλο, στην πραγματικότητα.

Οικολογία της γνώσης. Επιστήμη και τεχνολογία: Τα φορητά ηλεκτρονικά προϊόντα βελτιώνονται κάθε χρόνο, γίνονται πιο διαδεδομένα και προσβάσιμα: PDA, φορητοί υπολογιστές, κινητές και ψηφιακές συσκευές, κορνίζες, κ.λπ. Όλα αναπληρώνονται συνεχώς

DIY κυψέλες καυσίμου στο σπίτι

Τα κινητά ηλεκτρονικά βελτιώνονται κάθε χρόνο, γίνονται πιο διαδεδομένα και προσβάσιμα: PDA, φορητοί υπολογιστές, φορητές και ψηφιακές συσκευές, κορνίζες, κ.λπ. Όλα ενημερώνονται συνεχώς με νέες λειτουργίες, μεγαλύτερες οθόνες, ασύρματες επικοινωνίες, ισχυρότερους επεξεργαστές, ενώ μειώνονται σε μέγεθος . Οι τεχνολογίες ισχύος, σε αντίθεση με την τεχνολογία ημιαγωγών, δεν προχωρούν αλματωδώς.

Οι υπάρχουσες μπαταρίες και συσσωρευτές για την τροφοδοσία των επιτευγμάτων της βιομηχανίας καθίστανται ανεπαρκείς, επομένως το ζήτημα των εναλλακτικών πηγών είναι πολύ οξύ. Οι κυψέλες καυσίμου είναι μακράν ο πιο πολλά υποσχόμενος τομέας. Η αρχή της λειτουργίας τους ανακαλύφθηκε το 1839 από τον William Grove, ο οποίος παρήγαγε ηλεκτρική ενέργεια αλλάζοντας την ηλεκτρόλυση του νερού.

Τι είναι οι κυψέλες καυσίμου;

Βίντεο: Ντοκιμαντέρ, κυψέλες καυσίμου για μεταφορά: παρελθόν, παρόν, μέλλον

Οι κυψέλες καυσίμου ενδιαφέρουν τους κατασκευαστές αυτοκινήτων και οι σχεδιαστές διαστημόπλοιων ενδιαφέρονται επίσης για αυτές. Το 1965, δοκιμάστηκαν ακόμη και από την Αμερική στο διαστημόπλοιο Gemini 5 που εκτοξεύτηκε στο διάστημα και αργότερα στον Απόλλωνα. Εκατομμύρια δολάρια εξακολουθούν να επενδύονται στην έρευνα κυψελών καυσίμου σήμερα, όταν υπάρχουν προβλήματα που σχετίζονται με την περιβαλλοντική ρύπανση και τις αυξανόμενες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου που παράγονται κατά την καύση ορυκτών καυσίμων, τα αποθέματα των οποίων επίσης δεν είναι ατελείωτα.

Μια κυψέλη καυσίμου, που συχνά ονομάζεται ηλεκτροχημική γεννήτρια, λειτουργεί με τον τρόπο που περιγράφεται παρακάτω.

Είναι, όπως οι συσσωρευτές και οι μπαταρίες, ένα γαλβανικό στοιχείο, αλλά με τη διαφορά ότι οι δραστικές ουσίες αποθηκεύονται σε αυτό χωριστά. Παρέχονται στα ηλεκτρόδια όπως χρησιμοποιούνται. Το φυσικό καύσιμο ή οποιαδήποτε ουσία που λαμβάνεται από αυτό καίγεται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο, το οποίο μπορεί να είναι αέριο (υδρογόνο, για παράδειγμα, και μονοξείδιο του άνθρακα) ή υγρό, όπως οι αλκοόλες. Το οξυγόνο συνήθως αντιδρά στο θετικό ηλεκτρόδιο.

Αλλά η φαινομενικά απλή αρχή λειτουργίας δεν είναι εύκολο να μεταφραστεί στην πραγματικότητα.

DIY κυψέλη καυσίμου

Δυστυχώς, δεν έχουμε φωτογραφίες για το πώς πρέπει να μοιάζει αυτό το στοιχείο καυσίμου, βασιζόμαστε στη φαντασία σας.

Μπορείτε να φτιάξετε μια κυψέλη καυσίμου χαμηλής κατανάλωσης με τα χέρια σας ακόμα και σε σχολικό εργαστήριο. Πρέπει να εφοδιαστείτε με μια παλιά μάσκα αερίου, πολλά κομμάτια plexiglass, αλκάλια και ένα υδατικό διάλυμα αιθυλικής αλκοόλης (πιο απλά, βότκα), το οποίο θα χρησιμεύσει ως «καύσιμο» για την κυψέλη καυσίμου.

Πρώτα απ 'όλα, χρειάζεστε ένα περίβλημα για την κυψέλη καυσίμου, το οποίο είναι καλύτερα κατασκευασμένο από πλεξιγκλάς, πάχους τουλάχιστον πέντε χιλιοστών. Τα εσωτερικά χωρίσματα (υπάρχουν πέντε διαμερίσματα μέσα) μπορούν να γίνουν λίγο πιο λεπτά - 3 εκ. Για να κολλήσετε το plexiglass, χρησιμοποιήστε κόλλα της ακόλουθης σύνθεσης: έξι γραμμάρια ροκανίδια από πλεξιγκλάς διαλύονται σε εκατό γραμμάρια χλωροφόρμιο ή διχλωροαιθάνιο (η εργασία γίνεται κάτω από μια κουκούλα).

Τώρα πρέπει να ανοίξετε μια τρύπα στον εξωτερικό τοίχο, στην οποία πρέπει να εισαγάγετε έναν γυάλινο σωλήνα αποστράγγισης με διάμετρο 5-6 εκατοστών μέσω ενός ελαστικού πώματος.

Όλοι γνωρίζουν ότι στον περιοδικό πίνακα τα πιο ενεργά μέταλλα βρίσκονται στην κάτω αριστερή γωνία και τα πολύ ενεργά μεταλλοειδή βρίσκονται στην επάνω δεξιά γωνία του πίνακα, δηλ. η ικανότητα δωρεάς ηλεκτρονίων αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω και από δεξιά προς τα αριστερά. Στοιχεία που μπορούν, υπό ορισμένες συνθήκες, να εκδηλωθούν ως μέταλλα ή μεταλλοειδή βρίσκονται στο κέντρο του τραπεζιού.

Τώρα ρίχνουμε ενεργό άνθρακα από τη μάσκα αερίου στο δεύτερο και τέταρτο διαμέρισμα (μεταξύ του πρώτου χωρίσματος και του δεύτερου, καθώς και του τρίτου και τέταρτου), το οποίο θα λειτουργήσει ως ηλεκτρόδια. Για να μην χυθεί κάρβουνο μέσα από τις τρύπες, μπορείτε να το τοποθετήσετε σε νάιλον ύφασμα (οι γυναικείες νάιλον κάλτσες είναι κατάλληλες).

Το καύσιμο θα κυκλοφορεί στον πρώτο θάλαμο, και στον πέμπτο θα πρέπει να υπάρχει ένας προμηθευτής οξυγόνου - αέρας. Θα υπάρχει ηλεκτρολύτης μεταξύ των ηλεκτροδίων και για να αποφευχθεί η διαρροή του στον αεροθάλαμο, πρέπει να τον εμποτίσετε με διάλυμα παραφίνης σε βενζίνη (αναλογία 2 γραμμάρια παραφίνης προς μισό ποτήρι βενζίνη) πριν το γεμίσετε. ο τέταρτος θάλαμος με άνθρακα για τον ηλεκτρολύτη αέρα. Στο στρώμα του άνθρακα πρέπει να τοποθετήσετε (πιέζοντας ελαφρά) χάλκινες πλάκες στις οποίες είναι συγκολλημένα τα καλώδια. Μέσω αυτών, το ρεύμα θα εκτρέπεται από τα ηλεκτρόδια.

Το μόνο που μένει είναι να φορτιστεί το στοιχείο. Για αυτό χρειάζεστε βότκα, η οποία πρέπει να αραιωθεί με νερό 1:1. Στη συνέχεια, προσθέστε προσεκτικά τριακόσια έως τριακόσια πενήντα γραμμάρια καυστικού καλίου. Για τον ηλεκτρολύτη, 70 γραμμάρια υδροξειδίου του καλίου διαλύονται σε 200 γραμμάρια νερού.

Η κυψέλη καυσίμου είναι έτοιμη για δοκιμή. Τώρα πρέπει να ρίξετε ταυτόχρονα καύσιμο στον πρώτο θάλαμο και ηλεκτρολύτη στον τρίτο. Ένα βολτόμετρο που συνδέεται με τα ηλεκτρόδια πρέπει να δείχνει από 07 βολτ έως 0,9. Για να εξασφαλιστεί η συνεχής λειτουργία του στοιχείου, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε το χρησιμοποιημένο καύσιμο (αποστράγγιση σε ποτήρι) και να προσθέσετε νέο καύσιμο (μέσω ενός ελαστικού σωλήνα). Ο ρυθμός τροφοδοσίας ρυθμίζεται με συμπίεση του σωλήνα. Έτσι μοιάζει η λειτουργία μιας κυψέλης καυσίμου σε εργαστηριακές συνθήκες, η ισχύς της οποίας είναι κατανοητά χαμηλή.

Για να εξασφαλίσουν μεγαλύτερη ισχύ, οι επιστήμονες εργάζονται για αυτό το πρόβλημα εδώ και πολύ καιρό. Ο ενεργός χάλυβας στην ανάπτυξη φιλοξενεί κυψέλες καυσίμου μεθανόλης και αιθανόλης. Όμως, δυστυχώς, δεν έχουν ακόμη εφαρμοστεί.

Γιατί η κυψέλη καυσίμου επιλέγεται ως εναλλακτική πηγή ενέργειας

Ως εναλλακτική πηγή ενέργειας επιλέχθηκε μια κυψέλη καυσίμου, καθώς το τελικό προϊόν της καύσης υδρογόνου σε αυτήν είναι το νερό. Το μόνο πρόβλημα είναι η εύρεση ενός φθηνού και αποτελεσματικού τρόπου παραγωγής υδρογόνου. Τεράστια κεφάλαια που επενδύονται στην ανάπτυξη γεννητριών υδρογόνου και κυψελών καυσίμου δεν μπορούν παρά να αποδώσουν καρπούς, επομένως η τεχνολογική ανακάλυψη και η πραγματική χρήση τους στην καθημερινή ζωή είναι μόνο θέμα χρόνου.

Ήδη σήμερα, τα τέρατα της αυτοκινητοβιομηχανίας: General Motors, Honda, Draimler Coyler, Ballard, επιδεικνύουν λεωφορεία και αυτοκίνητα που κινούνται με κυψέλες καυσίμου, η ισχύς των οποίων φτάνει τα 50 kW. Όμως τα προβλήματα που σχετίζονται με την ασφάλεια, την αξιοπιστία και το κόστος τους δεν έχουν ακόμη επιλυθεί. Όπως αναφέρθηκε ήδη, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας - μπαταρίες και συσσωρευτές, στην περίπτωση αυτή το οξειδωτικό και το καύσιμο παρέχονται από το εξωτερικό και η κυψέλη καυσίμου είναι μόνο ένας ενδιάμεσος στη συνεχιζόμενη αντίδραση της καύσης καυσίμου και της μετατροπής της εκλυόμενης ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Η "καύση" συμβαίνει μόνο εάν το στοιχείο παρέχει ρεύμα στο φορτίο, όπως μια ηλεκτρική γεννήτρια ντίζελ, αλλά χωρίς γεννήτρια και κινητήρα ντίζελ, καθώς και χωρίς θόρυβο, καπνό και υπερθέρμανση. Ταυτόχρονα, η απόδοση είναι πολύ μεγαλύτερη, αφού δεν υπάρχουν ενδιάμεσοι μηχανισμοί.

Μεγάλες ελπίδες εναποτίθενται στη χρήση νανοτεχνολογίας και νανοϋλικών, που θα βοηθήσουν στη σμίκρυνση των κυψελών καυσίμου ενώ θα αυξήσουν την ισχύ τους. Υπήρξαν αναφορές ότι έχουν δημιουργηθεί εξαιρετικά αποδοτικοί καταλύτες, καθώς και σχέδια για κυψέλες καυσίμου που δεν έχουν μεμβράνες. Σε αυτά, καύσιμο (μεθάνιο, για παράδειγμα) παρέχεται στο στοιχείο μαζί με το οξειδωτικό. Ενδιαφέρουσες λύσεις χρησιμοποιούν οξυγόνο διαλυμένο στον αέρα ως οξειδωτικό και οργανικές ακαθαρσίες που συσσωρεύονται σε μολυσμένα νερά χρησιμοποιούνται ως καύσιμο. Αυτά είναι τα λεγόμενα στοιχεία βιοκαυσίμου.

Οι κυψέλες καυσίμου, σύμφωνα με τους ειδικούς, ενδέχεται να εισέλθουν στη μαζική αγορά τα επόμενα χρόνια.δημοσίευσε

Ελάτε μαζί μας

Περιγραφή:

Αυτό το άρθρο εξετάζει λεπτομερέστερα το σχεδιασμό, την ταξινόμηση, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα, το πεδίο εφαρμογής, την αποτελεσματικότητα, το ιστορικό δημιουργίας και τις σύγχρονες προοπτικές χρήσης τους.

Χρήση κυψελών καυσίμου για την τροφοδοσία κτιρίων

Μέρος 1

Αυτό το άρθρο εξετάζει λεπτομερέστερα την αρχή λειτουργίας των κυψελών καυσίμου, το σχεδιασμό, την ταξινόμηση, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα, το πεδίο εφαρμογής, την αποτελεσματικότητα, το ιστορικό δημιουργίας και τις σύγχρονες προοπτικές χρήσης τους. Στο δεύτερο μέρος του άρθρου, που θα δημοσιευθεί στο επόμενο τεύχος του περιοδικού ABOK, παρέχει παραδείγματα εγκαταστάσεων όπου χρησιμοποιήθηκαν διάφοροι τύποι κυψελών καυσίμου ως πηγές τροφοδοσίας θερμότητας και ισχύος (ή μόνο τροφοδοσίας ρεύματος).

Το νερό μπορεί να αποθηκευτεί ακόμη και προς τις δύο κατευθύνσεις τόσο σε συμπιεσμένη όσο και σε υγροποιημένη μορφή, αλλά αυτό είναι επίσης λάσπη, τα οποία προκαλούνται από σημαντικά τεχνικά προβλήματα. Αυτό οφείλεται σε υψηλές πιέσεις και εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες λόγω υγροποίησης. Για αυτόν τον λόγο, για παράδειγμα, μια βάση διανομής καυσίμου νερού πρέπει να σχεδιάζεται διαφορετικά από ό,τι έχουμε συνηθίσει· το άκρο της γραμμής πλήρωσης συνδέει τον ρομποτικό βραχίονα με μια βαλβίδα στο αυτοκίνητο. Η σύνδεση και το γέμισμα είναι αρκετά επικίνδυνο, και επομένως είναι καλύτερο να συμβεί χωρίς ανθρώπινη παρουσία.

Εισαγωγή

Οι κυψέλες καυσίμου είναι ένας πολύ αποδοτικός, αξιόπιστος, ανθεκτικός και φιλικός προς το περιβάλλον τρόπος παραγωγής ενέργειας.

Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν μόνο στη διαστημική βιομηχανία, οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούνται τώρα όλο και περισσότερο σε διάφορους τομείς - ως σταθεροί σταθμοί παραγωγής ενέργειας, τροφοδοτικά θερμότητας και ηλεκτρισμού για κτίρια, κινητήρες οχημάτων, τροφοδοτικά για φορητούς υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα. Ορισμένες από αυτές τις συσκευές είναι εργαστηριακά πρωτότυπα, κάποιες υπόκεινται σε δοκιμές προπαραγωγής ή χρησιμοποιούνται για σκοπούς επίδειξης, αλλά πολλά μοντέλα παράγονται μαζικά και χρησιμοποιούνται σε εμπορικά έργα.

Μια τέτοια συσκευή βρίσκεται σε δοκιμαστική λειτουργία στο αεροδρόμιο του Μονάχου, δοκιμάστε να οδηγήσετε εδώ με μεμονωμένα αυτοκίνητα και λεωφορεία. Ένα μεγάλο κιλό χιλιομέτρων είναι δροσερό, αλλά στην πράξη είναι εξίσου σημαντικό με το πόσα κιλά θα κοστίσει και πόσο χώρο στο αυτοκίνητο θα καταλάβει μια ισχυρή, μονωμένη δεξαμενή καυσίμου. Κάποια άλλα προβλήματα με το νερό: - δημιουργία σύνθετου λουτρού αέρα - πρόβλημα με γκαράζ, συνεργεία αυτοκινήτων κ.λπ. - χάρη σε ένα μικρό μόριο που διεισδύει σε κάθε σημείο συμφόρησης, βίδες και βαλβίδες - η συμπίεση και η υγροποίηση απαιτούν σημαντική ενεργειακή δαπάνη.

Η κυψέλη καυσίμου (ηλεκτροχημική γεννήτρια) είναι μια συσκευή που μετατρέπει τη χημική ενέργεια του καυσίμου (υδρογόνο) σε ηλεκτρική ενέργεια απευθείας μέσω ηλεκτροχημικής αντίδρασης, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές τεχνολογίες που χρησιμοποιούν την καύση στερεών, υγρών και αέριων καυσίμων. Η άμεση ηλεκτροχημική μετατροπή του καυσίμου είναι πολύ αποτελεσματική και ελκυστική από περιβαλλοντική άποψη, καθώς η διαδικασία λειτουργίας παράγει ελάχιστη ποσότητα ρύπων και δεν υπάρχει ισχυρός θόρυβος ή κραδασμοί.

Οι ειδικές πιέσεις, η συμπίεση και το σύνολο των απαραίτητων μέτρων ασφαλείας έχουν πολύ καλή αξία στην αξιολόγηση στο τέλος του νερού, σε σύγκριση με τα υγρά καύσιμα υδρογονανθράκων, τα οποία παράγονται με ελαφριά, μη υπό πίεση δοχεία. Επομένως, ίσως πολύ επείγουσες περιστάσεις μπορεί να συμβάλουν στην πραγματικά κολακευτική ευχαρίστησή του.

Στο εγγύς μέλλον, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων εξακολουθούν να αναζητούν φθηνότερα και σχετικά λιγότερο επικίνδυνα υγρά καύσιμα. Το θερμό τήγμα μπορεί να είναι μεθανόλη, η οποία μπορεί να εκχυλιστεί σχετικά εύκολα. Το κύριο και μοναδικό του πρόβλημα είναι η τοξικότητα, από την άλλη, όπως το νερό, το μεθάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης όσο και σε συγκεκριμένο τύπο αλυσίδας καυσίμου. Έχει επίσης ορισμένα πλεονεκτήματα στους κινητήρες εσωτερικής καύσης, συμπεριλαμβανομένων των εκπομπών ρύπων.

Από πρακτική άποψη, μια κυψέλη καυσίμου μοιάζει με μια συμβατική βολταϊκή μπαταρία. Η διαφορά είναι ότι η μπαταρία είναι αρχικά φορτισμένη, δηλ. γεμίζει με «καύσιμο». Κατά τη λειτουργία, καταναλώνεται «καύσιμο» και η μπαταρία αποφορτίζεται. Σε αντίθεση με μια μπαταρία, μια κυψέλη καυσίμου χρησιμοποιεί καύσιμο που παρέχεται από μια εξωτερική πηγή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (Εικ. 1).

Από αυτή την άποψη, το νερό μπορεί να ανέλθει σε σχετικά απροσδόκητο και ωστόσο ικανό ανταγωνισμό. Η κυψέλη καυσίμου είναι μια πηγή ρεύματος που παράγεται από μια ηλεκτροχημική αντίδραση. Σε αντίθεση με όλες τις γνωστές μας μπαταρίες, δέχεται αντιδραστήρια και αποφορτίζει συνεχώς τα απόβλητα, επομένως, σε αντίθεση με μια μπαταρία, είναι σχεδόν ανεξάντλητη. Αν και υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι, το παρακάτω διάγραμμα μιας κυψέλης καυσίμου υδρογόνου μας βοηθά να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί.

Το καύσιμο τροφοδοτείται στο θετικό ηλεκτρόδιο, όπου οξειδώνεται. Το οξυγόνο O2 εισέρχεται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο και μπορεί να αναχθεί.

Ήταν ακόμη δυνατό να αναπτυχθεί μια κυψέλη καυσίμου που έκαιγε απευθείας άνθρακα. Δεδομένου ότι το έργο επιστημόνων από το εργαστήριο Lawrence Livermore, το οποίο μπόρεσε να δοκιμάσει μια κυψέλη καυσίμου που μετατρέπει απευθείας τον άνθρακα σε ηλεκτρική ενέργεια, θα μπορούσε να είναι ένα πολύ σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη της ενέργειας, θα σταματήσουμε σε λίγα λόγια. Έδαφος άνθρακα μεγέθους έως 1 micron αναμιγνύεται στους 750-850 ° C με τηγμένο ανθρακικό λίθιο, νάτριο ή κάλιο.

Για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο καθαρό υδρογόνο, αλλά και άλλες πρώτες ύλες που περιέχουν υδρογόνο, για παράδειγμα, φυσικό αέριο, αμμωνία, μεθανόλη ή βενζίνη. Ο συνηθισμένος αέρας χρησιμοποιείται ως πηγή οξυγόνου, επίσης απαραίτητο για την αντίδραση.

Όταν χρησιμοποιείται καθαρό υδρογόνο ως καύσιμο, τα προϊόντα της αντίδρασης, εκτός από την ηλεκτρική ενέργεια, είναι θερμότητα και νερό (ή υδρατμοί), δηλαδή αέρια που προκαλούν ατμοσφαιρική ρύπανση ή προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου δεν εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα. Εάν μια πρώτη ύλη που περιέχει υδρογόνο, όπως το φυσικό αέριο, χρησιμοποιείται ως καύσιμο, άλλα αέρια όπως ο άνθρακας και τα οξείδια του αζώτου θα είναι υποπροϊόν της αντίδρασης, αλλά η ποσότητα είναι πολύ μικρότερη από ό,τι όταν καίγεται η ίδια ποσότητα φυσικού αέριο.

Στη συνέχεια, όλα γίνονται με τον τυπικό τρόπο σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα: το οξυγόνο στον αέρα αντιδρά με τον άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα και η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή ηλεκτρικής ενέργειας. Αν και γνωρίζουμε πολλούς διαφορετικούς τύπους κυψελών καυσίμου, όλες λειτουργούν σύμφωνα με την αρχή που περιγράφεται. Αυτό είναι ένα είδος ελεγχόμενης καύσης. Όταν ανακατεύουμε υδρογόνο με οξυγόνο, παίρνουμε ένα μείγμα σχάσης που εκρήγνυται για να σχηματίσει νερό. Η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας. Μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου έχει την ίδια αντίδραση, το προϊόν είναι επίσης νερό, αλλά η ενέργεια απελευθερώνεται ως ηλεκτρική ενέργεια.

Η διαδικασία χημικής μετατροπής του καυσίμου για παραγωγή υδρογόνου ονομάζεται αναμόρφωση και η αντίστοιχη συσκευή ονομάζεται αναμορφωτής.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των κυψελών καυσίμου

Οι κυψέλες καυσίμου είναι πιο ενεργειακά αποδοτικές από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης επειδή δεν υπάρχει περιορισμός θερμοδυναμικής ενεργειακής απόδοσης για τις κυψέλες καυσίμου. Η απόδοση των κυψελών καυσίμου είναι 50%, ενώ η απόδοση των κινητήρων εσωτερικής καύσης είναι 12-15%, και η απόδοση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής ατμοστροβίλων δεν υπερβαίνει το 40%. Με τη χρήση θερμότητας και νερού, η απόδοση των κυψελών καυσίμου αυξάνεται περαιτέρω.

Το μεγάλο πλεονέκτημα μιας κυψέλης καυσίμου είναι ότι παράγει ηλεκτρική ενέργεια από καύσιμο με τον ένα ή τον άλλο τρόπο απευθείας, χωρίς ενδιάμεση θερμική εγκατάσταση, επομένως οι εκπομπές είναι χαμηλότερες και η απόδοση υψηλότερη. Φτάνει το 70%, ενώ ως πρότυπο πετυχαίνουμε 40% μετατροπή του άνθρακα σε ηλεκτρική ενέργεια. Γιατί δεν κατασκευάζουμε γιγάντιες κυψέλες καυσίμου αντί για σταθμούς παραγωγής ενέργειας; Η κυψέλη καυσίμου είναι μια αρκετά περίπλοκη συσκευή που λειτουργεί σε υψηλές θερμοκρασίες, επομένως οι απαιτήσεις για υλικά ηλεκτροδίων και τον ίδιο τον ηλεκτρολύτη είναι υψηλές.

Σε αντίθεση, για παράδειγμα, με τους κινητήρες εσωτερικής καύσης, η απόδοση των κυψελών καυσίμου παραμένει πολύ υψηλή ακόμη και όταν δεν λειτουργούν με πλήρη ισχύ. Επιπλέον, η ισχύς των κυψελών καυσίμου μπορεί να αυξηθεί με απλή προσθήκη μεμονωμένων μονάδων, ενώ η απόδοση δεν αλλάζει, δηλαδή οι μεγάλες εγκαταστάσεις είναι εξίσου αποδοτικές με τις μικρές. Αυτές οι συνθήκες καθιστούν δυνατή την πολύ ευέλικτη επιλογή της σύνθεσης του εξοπλισμού σύμφωνα με τις επιθυμίες του πελάτη και τελικά οδηγεί σε μείωση του κόστους του εξοπλισμού.

Οι ηλεκτρολύτες περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, μεμβράνες ανταλλαγής ιόντων ή αγώγιμα κεραμικά υλικά, ή μάλλον ακριβά υλικά, ή φωσφορικό οξύ, υδροξείδιο του νατρίου ή τετηγμένα ανθρακικά άλατα αλκαλιμετάλλων, τα οποία είναι πολύ επιθετικά για να αλλοιώσουν τον ιστό. Ήταν αυτή η δυσκολία που, μετά τον αρχικό ενθουσιασμό στον εικοστό αιώνα, οι κυψέλες καυσίμου, εκτός του διαστημικού προγράμματος, δεν ήταν πιο σημαντικές.

Το ενδιαφέρον στη συνέχεια μειώθηκε ξανά όταν έγινε σαφές ότι η ευρύτερη χρήση ήταν πέρα ​​από τις δυνατότητες της τεχνολογίας εκείνη την εποχή. Ωστόσο, τα τελευταία τριάντα χρόνια, η ανάπτυξη δεν έχει σταματήσει, νέα υλικά και ιδέες έχουν εμφανιστεί και οι προτεραιότητές μας έχουν αλλάξει - τώρα δίνουμε πολύ μεγαλύτερη προσοχή στην προστασία του περιβάλλοντος από τότε. Ως εκ τούτου, βιώνουμε κάτι σαν αναγέννηση στις κυψέλες καυσίμου, οι οποίες χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε πολλούς τομείς. Υπάρχουν 200 τέτοιες συσκευές σε όλο τον κόσμο. Για παράδειγμα, χρησιμεύουν ως εφεδρική συσκευή όπου η αστοχία δικτύου θα μπορούσε να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα - για παράδειγμα, σε νοσοκομεία ή στρατιωτικές εγκαταστάσεις.

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα των κυψελών καυσίμου είναι η φιλικότητα προς το περιβάλλον. Οι εκπομπές κυψελών καυσίμου είναι τόσο χαμηλές που σε ορισμένες περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών, η λειτουργία τους δεν απαιτεί ειδική έγκριση από τις κυβερνητικές ρυθμιστικές αρχές ποιότητας του αέρα.

Οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να τοποθετηθούν απευθείας σε ένα κτίριο, μειώνοντας τις απώλειες κατά τη μεταφορά ενέργειας και η θερμότητα που παράγεται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή θερμότητας ή ζεστού νερού στο κτίριο. Οι αυτόνομες πηγές θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να είναι πολύ ωφέλιμες σε απομακρυσμένες περιοχές και σε περιοχές που χαρακτηρίζονται από έλλειψη ηλεκτρικής ενέργειας και υψηλό κόστος, αλλά ταυτόχρονα υπάρχουν αποθέματα πρώτων υλών που περιέχουν υδρογόνο (πετρέλαιο, φυσικό αέριο).

Χρησιμοποιούνται σε πολύ απομακρυσμένες τοποθεσίες όπου είναι ευκολότερο να μεταφέρετε καύσιμα παρά να τεντώσετε το καλώδιο. Μπορεί επίσης να αρχίσουν να ανταγωνίζονται με σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Αυτή είναι η πιο ισχυρή μονάδα που έχει εγκατασταθεί στον κόσμο.

Σχεδόν κάθε μεγάλη αυτοκινητοβιομηχανία εργάζεται σε ένα έργο ηλεκτρικού οχήματος κυψελών καυσίμου. Φαίνεται να είναι μια πολύ πιο πολλά υποσχόμενη ιδέα από ένα συμβατικό ηλεκτρικό αυτοκίνητο με μπαταρία, επειδή δεν απαιτεί μεγάλο χρόνο φόρτισης και η απαιτούμενη αλλαγή υποδομής δεν είναι τόσο εκτεταμένη.

Τα πλεονεκτήματα των κυψελών καυσίμου είναι επίσης η διαθεσιμότητα καυσίμου, η αξιοπιστία (δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη σε μια κυψέλη καυσίμου), η ανθεκτικότητα και η ευκολία λειτουργίας.

Ένα από τα κύρια μειονεκτήματα των κυψελών καυσίμου σήμερα είναι το σχετικά υψηλό τους κόστος, αλλά αυτό το μειονέκτημα μπορεί σύντομα να ξεπεραστεί - όλο και περισσότερες εταιρείες παράγουν εμπορικά δείγματα κυψελών καυσίμου, βελτιώνονται συνεχώς και το κόστος τους μειώνεται.

Η αυξανόμενη σημασία των κυψελών καυσίμου καταδεικνύεται επίσης από το γεγονός ότι η κυβέρνηση Μπους επανεξέτασε πρόσφατα την προσέγγισή της στην ανάπτυξη αυτοκινήτων και τα κεφάλαια που δαπάνησε για την ανάπτυξη αυτοκινήτων με τα καλύτερα δυνατά χιλιόμετρα μεταφέρονται τώρα σε έργα κυψελών καυσίμου. Η αναπτυξιακή χρηματοδότηση δεν παραμένει απλώς στα χέρια του κράτους.

Φυσικά, η νέα φιλοσοφία κίνησης δεν περιορίζεται στα επιβατικά αυτοκίνητα, αλλά μπορούμε να τη βρούμε και σε μαζική μεταφορά. Τα λεωφορεία κυψελών καυσίμου μεταφέρουν επιβάτες στους δρόμους πολλών πόλεων. Μαζί με τα αυτοκίνητα, στην αγορά υπάρχουν και αρκετά μικρότερα, όπως ηλεκτρονικοί υπολογιστές, βιντεοκάμερες και κινητά τηλέφωνα. Στην εικόνα βλέπουμε μια κυψέλη καυσίμου για την ενεργοποίηση του συναγερμού κυκλοφορίας.

Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος είναι η χρήση καθαρού υδρογόνου ως καύσιμο, αλλά αυτό θα απαιτήσει τη δημιουργία ειδικής υποδομής για την παραγωγή και τη μεταφορά του. Επί του παρόντος, όλα τα εμπορικά μοντέλα χρησιμοποιούν φυσικό αέριο και παρόμοια καύσιμα. Τα μηχανοκίνητα οχήματα μπορούν να χρησιμοποιούν κανονική βενζίνη, η οποία θα επιτρέψει τη διατήρηση του υπάρχοντος αναπτυγμένου δικτύου πρατηρίων καυσίμων. Ωστόσο, η χρήση τέτοιου καυσίμου οδηγεί σε επιβλαβείς εκπομπές στην ατμόσφαιρα (αν και πολύ χαμηλές) και περιπλέκει (και επομένως αυξάνει το κόστος) της κυψέλης καυσίμου. Στο μέλλον, εξετάζεται η δυνατότητα χρήσης φιλικών προς το περιβάλλον ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (για παράδειγμα, ηλιακή ή αιολική ενέργεια) για την αποσύνθεση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο με χρήση ηλεκτρόλυσης και στη συνέχεια τη μετατροπή του καυσίμου που προκύπτει σε κυψέλη καυσίμου. Τέτοιες συνδυασμένες μονάδες, που λειτουργούν σε κλειστό κύκλο, μπορούν να αντιπροσωπεύουν μια απολύτως φιλική προς το περιβάλλον, αξιόπιστη, ανθεκτική και αποδοτική πηγή ενέργειας.

Αξίζει να αναφερθεί η χρήση κυψελών καυσίμου σε χώρους υγειονομικής ταφής, όπου μπορούν να κάψουν τις εκπομπές αερίων και να συμβάλουν στη βελτίωση του περιβάλλοντος εκτός από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αρκετές εγκαταστάσεις δοκιμών είναι επί του παρόντος λειτουργικές και ένα εκτενές πρόγραμμα εγκατάστασης αυτών των εγκαταστάσεων ετοιμάζεται σε 150 τοποθεσίες δοκιμών σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες. Οι κυψέλες καυσίμου είναι απλά χρήσιμες συσκευές και είναι βέβαιο ότι θα τις βλέπουμε όλο και πιο συχνά.

Οι χημικοί έχουν αναπτύξει έναν καταλύτη που θα μπορούσε να αντικαταστήσει την ακριβή πλατίνα στις κυψέλες καυσίμου. Αντίθετα χρησιμοποιεί περίπου διακόσιες χιλιάδες φτηνό σίδερο. Οι κυψέλες καυσίμου μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική. Τα ηλεκτρόνια σε διαφορετικά μόρια έχουν διαφορετικές ενέργειες. Η διαφορά ενέργειας μεταξύ ενός μορίου και ενός άλλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ενέργειας. Απλώς βρείτε μια αντίδραση στην οποία τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από υψηλότερα προς χαμηλότερα. Τέτοιες αντιδράσεις είναι η κύρια πηγή ενέργειας για τους ζωντανούς οργανισμούς.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό των κυψελών καυσίμου είναι ότι είναι πιο αποδοτικές όταν χρησιμοποιούν ηλεκτρική και θερμική ενέργεια ταυτόχρονα. Ωστόσο, δεν έχουν όλες οι εγκαταστάσεις τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν θερμική ενέργεια. Εάν οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούνται μόνο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η απόδοσή τους μειώνεται, αν και υπερβαίνει την απόδοση των «παραδοσιακών» εγκαταστάσεων.

Η πιο γνωστή είναι η αναπνοή, η οποία μετατρέπει τα σάκχαρα σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Σε μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου, μόρια υδρογόνου δύο ατόμων συνδυάζονται με οξυγόνο για να σχηματίσουν νερό. Η διαφορά ενέργειας μεταξύ των ηλεκτρονίων του υδρογόνου και του νερού χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι κυψέλες υδρογόνου είναι ίσως οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες για την οδήγηση αυτοκινήτων σήμερα. Η τεράστια διαστολή τους αποτρέπει επίσης το μικρό αγκίστρωμα.

Για να πραγματοποιηθεί μια ενεργειακά πλούσια αντίδραση απαιτείται καταλύτης. Οι καταλύτες είναι μόρια που αυξάνουν την πιθανότητα να συμβεί μια αντίδραση. Χωρίς καταλύτη, θα μπορούσε επίσης να λειτουργήσει, αλλά λιγότερο συχνά ή πιο αργά. Τα κύτταρα υδρογόνου χρησιμοποιούν πολύτιμη πλατίνα ως καταλύτη.

Ιστορία και σύγχρονη χρήση κυψελών καυσίμου

Η αρχή της λειτουργίας των κυψελών καυσίμου ανακαλύφθηκε το 1839. Ο Άγγλος επιστήμονας William Robert Grove (1811-1896) ανακάλυψε ότι η διαδικασία της ηλεκτρόλυσης - η αποσύνθεση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο μέσω ηλεκτρικού ρεύματος - είναι αναστρέψιμη, δηλαδή το υδρογόνο και το οξυγόνο μπορούν να συνδυαστούν σε μόρια νερού χωρίς καύση, αλλά με την απελευθέρωση θερμότητας και ηλεκτρικού ρεύματος. Ο Γκρόουβ ονόμασε τη συσκευή στην οποία ήταν δυνατή μια τέτοια αντίδραση «μπαταρία αερίου», η οποία ήταν η πρώτη κυψέλη καυσίμου.

Η ίδια αντίδραση που συμβαίνει στα κύτταρα υδρογόνου συμβαίνει και στα ζωντανά κύτταρα. Τα ένζυμα είναι σχετικά μεγάλα μόρια που αποτελούνται από αμινοξέα που μπορούν να συνδυαστούν όπως τα τουβλάκια Lego. Κάθε ένζυμο έχει μια λεγόμενη ενεργή θέση, όπου η αντίδραση επιταχύνεται. Μόρια εκτός των αμινοξέων είναι επίσης συχνά παρόντα στο ενεργό κέντρο.

Στην περίπτωση του υδρογόνου, αυτό είναι ο σίδηρος. Μια ομάδα χημικών, με επικεφαλής τον Morris Bullock του Εργαστηρίου Ειρηνικού του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, μπόρεσε να μιμηθεί την αντίδραση στην ενεργή θέση υδρογόνωσης. Όπως ένα ένζυμο, η υδρογόνωση είναι αρκετή για την πλατίνα με σίδηρο. Μπορεί να διασπάσει 0,66 έως 2 μόρια υδρογόνου ανά δευτερόλεπτο. Η διαφορά στην τάση κυμαίνεται από 160 έως 220 χιλιάδες βολτ. Και οι δύο είναι συγκρίσιμοι με τους σημερινούς καταλύτες πλατίνας που χρησιμοποιούνται σε κύτταρα υδρογόνου. Η αντίδραση διεξάγεται σε θερμοκρασία δωματίου.

Η ενεργός ανάπτυξη τεχνολογιών για τη χρήση κυψελών καυσίμου ξεκίνησε μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο και συνδέεται με την αεροδιαστημική βιομηχανία. Αυτή τη στιγμή, βρισκόταν σε εξέλιξη μια έρευνα για μια αποτελεσματική και αξιόπιστη, αλλά ταυτόχρονα αρκετά συμπαγή πηγή ενέργειας. Στη δεκαετία του 1960, οι ειδικοί της NASA (National Aeronautics and Space Administration, NASA) επέλεξαν κυψέλες καυσίμου ως πηγή ενέργειας για το διαστημόπλοιο των προγραμμάτων Apollo (επανδρωμένες πτήσεις στη Σελήνη), Apollo-Soyuz, Gemini και Skylab. Το διαστημόπλοιο Apollo χρησιμοποίησε τρεις εγκαταστάσεις 1,5 kW (αιχμής 2,2 kW) που χρησιμοποιούν κρυογονικό υδρογόνο και οξυγόνο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θερμότητας και νερού. Η μάζα κάθε εγκατάστασης ήταν 113 κιλά. Αυτές οι τρεις κυψέλες λειτουργούσαν παράλληλα, αλλά η ενέργεια που παράγεται από μια μονάδα ήταν αρκετή για μια ασφαλή επιστροφή. Κατά τη διάρκεια 18 πτήσεων, οι κυψέλες καυσίμου λειτούργησαν για συνολικά 10.000 ώρες χωρίς καμία βλάβη. Επί του παρόντος, οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούνται στο Διαστημικό Λεωφορείο, το οποίο χρησιμοποιεί τρεις μονάδες 12 W για να παράγει όλη την ηλεκτρική ενέργεια στο διαστημόπλοιο (Εικ. 2). Το νερό που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της ηλεκτροχημικής αντίδρασης χρησιμοποιείται για πόσιμο νερό αλλά και για εξοπλισμό ψύξης.

Ένα κιλό σιδήρου κοστίζει 0,5 CZK. Επομένως, ο σίδηρος είναι 200 ​​χιλιάδες φορές φθηνότερος από την πλατίνα. Στο μέλλον, οι κυψέλες καυσίμου μπορεί να είναι φθηνότερες. Η ακριβή πλατίνα δεν είναι ο μόνος λόγος για τον οποίο δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται, τουλάχιστον όχι σε μεγάλη κλίμακα. Ο χειρισμός του είναι δύσκολος και επικίνδυνος.

Εάν οι θάλαμοι υδρογόνου επρόκειτο να χρησιμοποιηθούν χύμα για την οδήγηση αυτοκινήτων, θα έπρεπε να κατασκευάσουν την ίδια υποδομή με τη βενζίνη και το ντίζελ. Επιπλέον, ο χαλκός χρειάζεται για την παραγωγή των ηλεκτροκινητήρων που τροφοδοτούν τα αυτοκίνητα που κινούνται με υδρογόνο. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι οι κυψέλες καυσίμου είναι άχρηστες. Όταν υπάρχει λάδι, ίσως δεν έχουμε άλλη επιλογή από το να λειτουργούμε με υδρογόνο.

Στη χώρα μας έγιναν επίσης εργασίες για τη δημιουργία κυψελών καυσίμου για χρήση στην αστροναυτική. Για παράδειγμα, κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιήθηκαν για την τροφοδοσία του σοβιετικού επαναχρησιμοποιήσιμου διαστημικού σκάφους Buran.

Η ανάπτυξη μεθόδων για την εμπορική χρήση κυψελών καυσίμου ξεκίνησε στα μέσα της δεκαετίας του 1960. Οι εξελίξεις αυτές χρηματοδοτήθηκαν εν μέρει από κυβερνητικούς οργανισμούς.

Επί του παρόντος, η ανάπτυξη τεχνολογιών για τη χρήση κυψελών καυσίμου προχωρά σε διάφορες κατευθύνσεις. Πρόκειται για τη δημιουργία σταθερών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής σε κυψέλες καυσίμου (τόσο για κεντρική όσο και για αποκεντρωμένη παροχή ενέργειας), σταθμούς παραγωγής ενέργειας για οχήματα (δημιουργήθηκαν δείγματα αυτοκινήτων και λεωφορείων σε κυψέλες καυσίμου, συμπεριλαμβανομένης της χώρας μας) (Εικ. 3) και επίσης τροφοδοτικά για διάφορες φορητές συσκευές (φορητοί υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα κ.λπ.) (Εικ. 4).

Παραδείγματα χρήσης κυψελών καυσίμου σε διάφορους τομείς δίνονται στον Πίνακα. 1.

Ένα από τα πρώτα εμπορικά μοντέλα κυψελών καυσίμου που σχεδιάστηκαν για αυτόνομη παροχή θερμότητας και ισχύος σε κτίρια ήταν το PC25 Model A που κατασκευάστηκε από την ONSI Corporation (τώρα United Technologies, Inc.). Αυτή η κυψέλη καυσίμου με ονομαστική ισχύ 200 kW είναι ένας τύπος κυψέλης με ηλεκτρολύτη με βάση το φωσφορικό οξύ (Phosphoric Acid Fuel Cells, PAFC). Ο αριθμός "25" στο όνομα του μοντέλου σημαίνει τον αύξοντα αριθμό του σχεδίου. Τα περισσότερα προηγούμενα μοντέλα ήταν πειραματικές ή δοκιμαστικές μονάδες, όπως το μοντέλο "PC11" των 12,5 kW που παρουσιάστηκε τη δεκαετία του 1970. Τα νέα μοντέλα αύξησαν την ισχύ που εξάγεται από μια μεμονωμένη κυψέλη καυσίμου και μείωσαν επίσης το κόστος ανά κιλοβάτ παραγόμενης ενέργειας. Επί του παρόντος, ένα από τα πιο αποδοτικά εμπορικά μοντέλα είναι η κυψέλη καυσίμου PC25 Model C. Όπως το μοντέλο Α, αυτή είναι μια πλήρως αυτόματη κυψέλη καυσίμου PAFC 200 kW που έχει σχεδιαστεί για εγκατάσταση επιτόπου ως ανεξάρτητη πηγή θερμότητας και ενέργειας. Μια τέτοια κυψέλη καυσίμου μπορεί να εγκατασταθεί έξω από ένα κτίριο. Εξωτερικά είναι ένα παραλληλεπίπεδο μήκους 5,5 μ., πλάτους 3 μέτρων και ύψους 18.140 κιλών. Η διαφορά από τα προηγούμενα μοντέλα είναι ένας βελτιωμένος αναμορφωτής και μια υψηλότερη πυκνότητα ρεύματος.

Τραπέζι 1 Πεδίο εφαρμογής κυψελών καυσίμου

Περιοχή εφαρμογές Ονομαστικός εξουσία Παραδείγματα χρήσης Ακίνητος εγκαταστάσεις 5–250 kW και πιο ψηλά Αυτόνομες πηγές θερμότητας και τροφοδοσίας για κατοικίες, δημόσια και βιομηχανικά κτίρια, αδιάλειπτα τροφοδοτικά, εφεδρικές και πηγές τροφοδοσίας έκτακτης ανάγκης Φορητός εγκαταστάσεις 1–50 kW Οδικές πινακίδες, φορτηγά σιδηροδρόμου εμπορευμάτων και ψυγείων, αναπηρικά αμαξίδια, άμαξες γκολφ, διαστημόπλοια και δορυφόροι Κινητό εγκαταστάσεις 25–150 kW Αυτοκίνητα (τα πρωτότυπα δημιουργήθηκαν, για παράδειγμα, από DaimlerCrysler, FIAT, Ford, General Motors, Honda, Hyundai, Nissan, Toyota, Volkswagen, VAZ), λεωφορεία (π.χ. "MAN", "Neoplan", "Renault") και άλλα οχήματα , πολεμικά πλοία και υποβρύχια μικροσυσκευές 1–500 W Κινητά τηλέφωνα, φορητοί υπολογιστές, προσωπικοί ψηφιακοί βοηθοί (PDA), διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές ευρείας κατανάλωσης, σύγχρονες στρατιωτικές συσκευές

Σε ορισμένους τύπους κυψελών καυσίμου, η χημική διαδικασία μπορεί να αντιστραφεί: εφαρμόζοντας μια διαφορά δυναμικού στα ηλεκτρόδια, το νερό μπορεί να διασπαστεί σε υδρογόνο και οξυγόνο, τα οποία συγκεντρώνονται στα πορώδη ηλεκτρόδια. Όταν συνδεθεί ένα φορτίο, μια τέτοια αναγεννητική κυψέλη καυσίμου θα αρχίσει να παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση για τη χρήση κυψελών καυσίμου είναι η χρήση τους σε συνδυασμό με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, για παράδειγμα, φωτοβολταϊκά πάνελ ή σταθμούς αιολικής ενέργειας. Αυτή η τεχνολογία μας επιτρέπει να αποφύγουμε πλήρως την ατμοσφαιρική ρύπανση. Ένα παρόμοιο σύστημα σχεδιάζεται να δημιουργηθεί, για παράδειγμα, στο Εκπαιδευτικό Κέντρο Adam Joseph Lewis στο Oberlin (βλ. ABOK, 2002, No. 5, σελ. 10). Επί του παρόντος, οι ηλιακοί συλλέκτες χρησιμοποιούνται ως μία από τις πηγές ενέργειας σε αυτό το κτίριο. Μαζί με ειδικούς της NASA, έχει αναπτυχθεί ένα έργο για τη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ για την παραγωγή υδρογόνου και οξυγόνου από το νερό με ηλεκτρόλυση. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται στη συνέχεια στις κυψέλες καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και. Αυτό θα επιτρέψει στο κτίριο να διατηρήσει τη λειτουργικότητα όλων των συστημάτων κατά τις συννεφιασμένες ημέρες και τη νύχτα.

Αρχή λειτουργίας κυψελών καυσίμου

Ας εξετάσουμε την αρχή της λειτουργίας μιας κυψέλης καυσίμου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός απλού στοιχείου με μια μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (Proton Exchange Membrane, PEM). Ένα τέτοιο στοιχείο αποτελείται από μια πολυμερή μεμβράνη τοποθετημένη μεταξύ μιας ανόδου (θετικό ηλεκτρόδιο) και μιας καθόδου (αρνητικό ηλεκτρόδιο) μαζί με καταλύτες ανόδου και καθόδου. Η πολυμερής μεμβράνη χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης. Το διάγραμμα του στοιχείου PEM φαίνεται στο Σχ. 5.

Μια μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM) είναι μια λεπτή (περίπου 2-7 φύλλα χαρτιού πάχους) στερεή οργανική ένωση. Αυτή η μεμβράνη λειτουργεί ως ηλεκτρολύτης: διαχωρίζει μια ουσία σε θετικά και αρνητικά φορτισμένα ιόντα παρουσία νερού.

Μια διαδικασία οξείδωσης συμβαίνει στην άνοδο και μια διαδικασία αναγωγής στην κάθοδο. Η άνοδος και η κάθοδος σε ένα στοιχείο PEM είναι κατασκευασμένα από ένα πορώδες υλικό, το οποίο είναι ένα μείγμα σωματιδίων άνθρακα και πλατίνας. Η πλατίνα δρα ως καταλύτης που προάγει την αντίδραση διάστασης. Η άνοδος και η κάθοδος γίνονται πορώδεις για την ελεύθερη διέλευση υδρογόνου και οξυγόνου μέσω αυτών, αντίστοιχα.

Η άνοδος και η κάθοδος τοποθετούνται ανάμεσα σε δύο μεταλλικές πλάκες, οι οποίες παρέχουν υδρογόνο και οξυγόνο στην άνοδο και την κάθοδο και απομακρύνουν τη θερμότητα και το νερό, καθώς και την ηλεκτρική ενέργεια.

Τα μόρια υδρογόνου περνούν μέσω καναλιών στην πλάκα προς την άνοδο, όπου τα μόρια αποσυντίθενται σε μεμονωμένα άτομα (Εικ. 6).

	Εικόνα 5. () Σχηματική κυψέλη καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (κελί PEM)
	Εικόνα 6. () Τα μόρια υδρογόνου περνούν μέσω καναλιών στην πλάκα στην άνοδο, όπου τα μόρια αποσυντίθενται σε μεμονωμένα άτομα
	Εικόνα 7. () Ως αποτέλεσμα της χημικής απορρόφησης παρουσία καταλύτη, τα άτομα υδρογόνου μετατρέπονται σε πρωτόνια
	Εικόνα 8. () Θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου διαχέονται μέσω της μεμβράνης στην κάθοδο και μια ροή ηλεκτρονίων κατευθύνεται στην κάθοδο μέσω ενός εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος στο οποίο συνδέεται το φορτίο
	Εικόνα 9. () Το οξυγόνο που παρέχεται στην κάθοδο, παρουσία καταλύτη, εισέρχεται σε μια χημική αντίδραση με ιόντα υδρογόνου από τη μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων και ηλεκτρόνια από το εξωτερικό ηλεκτρικό κύκλωμα. Ως αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης, σχηματίζεται νερό

Στη συνέχεια, ως αποτέλεσμα της χημικής απορρόφησης παρουσία ενός καταλύτη, τα άτομα υδρογόνου, που το καθένα δίνει ένα ηλεκτρόνιο e–, μετατρέπονται σε θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου H+, δηλαδή πρωτόνια (Εικ. 7).

Τα θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου (πρωτόνια) διαχέονται μέσω της μεμβράνης στην κάθοδο και η ροή των ηλεκτρονίων κατευθύνεται στην κάθοδο μέσω ενός εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος στο οποίο είναι συνδεδεμένο το φορτίο (καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας) (Εικ. 8).

Το οξυγόνο που παρέχεται στην κάθοδο, παρουσία καταλύτη, εισέρχεται σε μια χημική αντίδραση με ιόντα υδρογόνου (πρωτόνια) από τη μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων και ηλεκτρόνια από το εξωτερικό ηλεκτρικό κύκλωμα (Εικ. 9). Ως αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης, σχηματίζεται νερό.

Η χημική αντίδραση σε άλλους τύπους κυψελών καυσίμου (για παράδειγμα, με έναν ηλεκτρολύτη οξέος, ο οποίος χρησιμοποιεί ένα διάλυμα ορθοφωσφορικού οξέος H 3 PO 4) είναι απολύτως πανομοιότυπη με τη χημική αντίδραση σε μια κυψέλη καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων.

Σε κάθε κυψέλη καυσίμου, μέρος της ενέργειας από μια χημική αντίδραση απελευθερώνεται ως θερμότητα.

Η ροή των ηλεκτρονίων σε ένα εξωτερικό κύκλωμα είναι ένα συνεχές ρεύμα που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση εργασιών. Το άνοιγμα του εξωτερικού κυκλώματος ή η διακοπή της κίνησης των ιόντων υδρογόνου σταματά τη χημική αντίδραση.

Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από μια κυψέλη καυσίμου εξαρτάται από τον τύπο της κυψέλης καυσίμου, τις γεωμετρικές διαστάσεις, τη θερμοκρασία, την πίεση αερίου. Μια ξεχωριστή κυψέλη καυσίμου παρέχει EMF μικρότερο από 1,16 V. Το μέγεθος των κυψελών καυσίμου μπορεί να αυξηθεί, αλλά στην πράξη χρησιμοποιούνται πολλά στοιχεία συνδεδεμένα σε μπαταρίες (Εικ. 10).

Σχεδιασμός κυψελών καυσίμου

Ας δούμε τον σχεδιασμό μιας κυψέλης καυσίμου χρησιμοποιώντας το PC25 Model C ως παράδειγμα. Το διάγραμμα κυψελών καυσίμου φαίνεται στο Σχ. έντεκα.

Η κυψέλη καυσίμου PC25 Model C αποτελείται από τρία κύρια μέρη: τον επεξεργαστή καυσίμου, το τμήμα πραγματικής παραγωγής ενέργειας και τον μετατροπέα τάσης.

Το κύριο μέρος της κυψέλης καυσίμου, το τμήμα παραγωγής ενέργειας, είναι μια μπαταρία που αποτελείται από 256 μεμονωμένες κυψέλες καυσίμου. Τα ηλεκτρόδια των κυψελών καυσίμου περιέχουν καταλύτη πλατίνας. Αυτές οι κυψέλες παράγουν σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα 1.400 αμπέρ στα 155 βολτ. Οι διαστάσεις της μπαταρίας είναι περίπου 2,9 m σε μήκος και 0,9 m σε πλάτος και ύψος.

Δεδομένου ότι η ηλεκτροχημική διεργασία λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία 177 °C, είναι απαραίτητο να θερμάνετε την μπαταρία κατά την εκκίνηση και να αφαιρέσετε τη θερμότητα από αυτήν κατά τη λειτουργία. Για να επιτευχθεί αυτό, η κυψέλη καυσίμου περιλαμβάνει ένα ξεχωριστό κύκλωμα νερού και η μπαταρία είναι εξοπλισμένη με ειδικές πλάκες ψύξης.

Ο επεξεργαστής καυσίμου μετατρέπει το φυσικό αέριο σε υδρογόνο που απαιτείται για μια ηλεκτροχημική αντίδραση. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μεταρρύθμιση. Το κύριο στοιχείο του επεξεργαστή καυσίμου είναι ο αναμορφωτής. Στον αναμορφωτή, το φυσικό αέριο (ή άλλο καύσιμο που περιέχει υδρογόνο) αντιδρά με υδρατμούς σε υψηλή θερμοκρασία (900 °C) και υψηλή πίεση παρουσία καταλύτη νικελίου. Σε αυτή την περίπτωση, συμβαίνουν οι ακόλουθες χημικές αντιδράσεις:

CH 4 (μεθάνιο) + H 2 O 3H 2 + CO

(η αντίδραση είναι ενδόθερμη, με απορρόφηση θερμότητας).

CO + H 2 O H 2 + CO 2

(η αντίδραση είναι εξώθερμη, απελευθερώνοντας θερμότητα).

Η συνολική αντίδραση εκφράζεται με την εξίσωση:

CH 4 (μεθάνιο) + 2H 2 O 4H 2 + CO 2

(η αντίδραση είναι ενδόθερμη, με απορρόφηση θερμότητας).

Για την παροχή της υψηλής θερμοκρασίας που απαιτείται για τη μετατροπή του φυσικού αερίου, ένα μέρος του αναλωμένου καυσίμου από τη στοίβα κυψελών καυσίμου κατευθύνεται σε έναν καυστήρα, ο οποίος διατηρεί την απαιτούμενη θερμοκρασία αναμορφωτή.

Ο ατμός που απαιτείται για την αναμόρφωση παράγεται από το συμπύκνωμα που παράγεται κατά τη λειτουργία της κυψέλης καυσίμου. Αυτό χρησιμοποιεί τη θερμότητα που αφαιρείται από την μπαταρία των κυψελών καυσίμου (Εικ. 12).

Η στοίβα κυψελών καυσίμου παράγει ένα διακοπτόμενο συνεχές ρεύμα που είναι χαμηλής τάσης και υψηλής τάσης. Ένας μετατροπέας τάσης χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του σε βιομηχανικό πρότυπο AC ρεύμα. Επιπλέον, η μονάδα μετατροπέα τάσης περιλαμβάνει διάφορες συσκευές ελέγχου και κυκλώματα αλληλασφάλισης που επιτρέπουν την απενεργοποίηση της κυψέλης καυσίμου σε περίπτωση διαφόρων αστοχιών.

Σε μια τέτοια κυψέλη καυσίμου, περίπου το 40% της ενέργειας καυσίμου μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Περίπου η ίδια ποσότητα, περίπου το 40% της ενέργειας του καυσίμου, μπορεί να μετατραπεί σε θερμική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται ως πηγή θερμότητας για θέρμανση, παροχή ζεστού νερού και παρόμοιους σκοπούς. Έτσι, η συνολική απόδοση μιας τέτοιας εγκατάστασης μπορεί να φτάσει το 80%.

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα μιας τέτοιας πηγής θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας είναι η δυνατότητα αυτόματης λειτουργίας της. Για τη συντήρηση, οι ιδιοκτήτες της εγκατάστασης όπου είναι εγκατεστημένη η κυψέλη καυσίμου δεν χρειάζεται να διατηρούν ειδικά εκπαιδευμένο προσωπικό - η περιοδική συντήρηση μπορεί να πραγματοποιηθεί από υπαλλήλους του οργανισμού λειτουργίας.

Τύποι κυψελών καυσίμου

Επί του παρόντος, είναι γνωστοί διάφοροι τύποι κυψελών καυσίμου, που διαφέρουν ως προς τη σύνθεση του ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται. Οι παρακάτω τέσσερις τύποι είναι πιο διαδεδομένοι (Πίνακας 2):

1. Κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (Proton Exchange Membrane Fuel Cells, PEMFC).

2. Κυψέλες καυσίμου με βάση το ορθοφωσφορικό οξύ (Phosphoric Acid Fuel Cells, PAFC).

3. Κυψέλες καυσίμου με βάση τηγμένο ανθρακικό (Molten Carbonate Fuel Cells, MCFC).

4. Κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου (SOFC). Επί του παρόντος, ο μεγαλύτερος στόλος κυψελών καυσίμου βασίζεται στην τεχνολογία PAFC.

Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά διαφορετικών τύπων κυψελών καυσίμου είναι η θερμοκρασία λειτουργίας. Από πολλές απόψεις, είναι η θερμοκρασία που καθορίζει την περιοχή εφαρμογής των κυψελών καυσίμου. Για παράδειγμα, οι υψηλές θερμοκρασίες είναι κρίσιμες για φορητούς υπολογιστές, επομένως οι κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων με χαμηλές θερμοκρασίες λειτουργίας αναπτύσσονται για αυτό το τμήμα της αγοράς.

Για την αυτόνομη τροφοδοσία κτιρίων απαιτούνται κυψέλες καυσίμου υψηλής εγκατεστημένης ισχύος και ταυτόχρονα υπάρχει η δυνατότητα χρήσης θερμικής ενέργειας, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλοι τύποι κυψελών καυσίμου για τους σκοπούς αυτούς.

Κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC)

Αυτές οι κυψέλες καυσίμου λειτουργούν σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες λειτουργίας (60-160 °C). Έχουν υψηλή πυκνότητα ισχύος, σας επιτρέπουν να ρυθμίζετε γρήγορα την ισχύ εξόδου και μπορούν να ενεργοποιηθούν γρήγορα. Το μειονέκτημα αυτού του τύπου στοιχείου είναι οι υψηλές απαιτήσεις ποιότητας καυσίμου, καθώς το μολυσμένο καύσιμο μπορεί να βλάψει τη μεμβράνη. Η ονομαστική ισχύς αυτού του τύπου κυψελών καυσίμου είναι 1-100 kW.

Οι κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων αναπτύχθηκαν αρχικά από την General Electric τη δεκαετία του 1960 για τη NASA. Αυτός ο τύπος κυψελών καυσίμου χρησιμοποιεί έναν ηλεκτρολύτη πολυμερούς στερεάς κατάστασης που ονομάζεται μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM). Τα πρωτόνια μπορούν να κινηθούν μέσω της μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων, αλλά τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να περάσουν από αυτήν, με αποτέλεσμα μια διαφορά δυναμικού μεταξύ της καθόδου και της ανόδου. Λόγω της απλότητας και της αξιοπιστίας τους, τέτοιες κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιήθηκαν ως πηγή ενέργειας στο επανδρωμένο διαστημόπλοιο Gemini.

Αυτός ο τύπος κυψελών καυσίμου χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας για ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών συσκευών, συμπεριλαμβανομένων πρωτοτύπων και πρωτοτύπων, από κινητά τηλέφωνα έως λεωφορεία και σταθερά συστήματα ισχύος. Η χαμηλή θερμοκρασία λειτουργίας επιτρέπει τη χρήση τέτοιων στοιχείων για την τροφοδοσία διαφόρων τύπων πολύπλοκων ηλεκτρονικών συσκευών. Η χρήση τους είναι λιγότερο αποτελεσματική ως πηγή παροχής θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας σε δημόσια και βιομηχανικά κτίρια, όπου απαιτούνται μεγάλοι όγκοι θερμικής ενέργειας. Ταυτόχρονα, τέτοια στοιχεία είναι πολλά υποσχόμενα ως αυτόνομη πηγή τροφοδοσίας για μικρά κτίρια κατοικιών, όπως εξοχικές κατοικίες που χτίζονται σε περιοχές με ζεστό κλίμα.

πίνακας 2 Τύποι κυψελών καυσίμου

Τύπος αντικειμένου Εργάτες θερμοκρασία, °C Έξοδος απόδοσης ηλεκτρικός ενέργεια),% Σύνολο Αποδοτικότητα, % Κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC) 60–160 30–35 50–70 Κυψέλες καυσίμου με βάση τον φώσφορο (φωσφορικό) οξύ (PAFC) 150–200 35 70–80 Βάσει κυψελών καυσίμου λιωμένο ανθρακικό (MCFC) 600–700 45–50 70–80 Στερεό οξείδιο κυψέλες καυσίμου (SOFC) 700–1 000 50–60 70–80

Κυψέλες καυσίμου φωσφορικού οξέος (PAFC)

Δοκιμές κυψελών καυσίμου αυτού του τύπου πραγματοποιήθηκαν ήδη στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας - 150-200 °C. Ο κύριος τομέας εφαρμογής είναι αυτόνομες πηγές θερμότητας και παροχής ηλεκτρικής ενέργειας μεσαίας ισχύος (περίπου 200 kW).

Αυτές οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούν ένα διάλυμα φωσφορικού οξέος ως ηλεκτρολύτη. Τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από χαρτί επικαλυμμένο με άνθρακα στο οποίο είναι διασκορπισμένος ένας καταλύτης πλατίνας.

Η ηλεκτρική απόδοση των κυψελών καυσίμου PAFC είναι 37-42%. Ωστόσο, δεδομένου ότι αυτές οι κυψέλες καυσίμου λειτουργούν σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί ο ατμός που παράγεται ως αποτέλεσμα της λειτουργίας. Σε αυτή την περίπτωση, η συνολική απόδοση μπορεί να φτάσει το 80%.

Για την παραγωγή ενέργειας, η πρώτη ύλη που περιέχει υδρογόνο πρέπει να μετατραπεί σε καθαρό υδρογόνο μέσω μιας διαδικασίας αναμόρφωσης. Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείται βενζίνη ως καύσιμο, είναι απαραίτητο να αφαιρεθούν οι ενώσεις που περιέχουν θείο, καθώς το θείο μπορεί να βλάψει τον καταλύτη της πλατίνας.

Οι κυψέλες καυσίμου PAFC ήταν οι πρώτες εμπορικές κυψέλες καυσίμου που χρησιμοποιήθηκαν οικονομικά. Το πιο κοινό μοντέλο ήταν η κυψέλη καυσίμου 200 kW PC25 που κατασκευάστηκε από την ONSI Corporation (τώρα United Technologies, Inc.) (Εικ. 13). Για παράδειγμα, αυτά τα στοιχεία χρησιμοποιούνται ως πηγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας στο αστυνομικό τμήμα στο Central Park στη Νέα Υόρκη ή ως πρόσθετη πηγή ενέργειας στο Conde Nast Building & Four Times Square. Η μεγαλύτερη εγκατάσταση αυτού του τύπου δοκιμάζεται ως μονάδα παραγωγής ενέργειας 11 MW που βρίσκεται στην Ιαπωνία.

Οι κυψέλες καυσίμου φωσφορικού οξέος χρησιμοποιούνται επίσης ως πηγή ενέργειας στα οχήματα. Για παράδειγμα, το 1994, η H-Power Corp., το Πανεπιστήμιο Georgetown και το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ εξόπλισαν ένα λεωφορείο με μια μονάδα παραγωγής ενέργειας 50 kW.

Κυψέλες καυσίμου λιωμένου ανθρακικού (MCFC)

Οι κυψέλες καυσίμου αυτού του τύπου λειτουργούν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες - 600-700 °C. Αυτές οι θερμοκρασίες λειτουργίας επιτρέπουν στο καύσιμο να χρησιμοποιείται απευθείας στο ίδιο το στοιχείο, χωρίς τη χρήση ξεχωριστού αναμορφωτή. Αυτή η διαδικασία ονομάστηκε «εσωτερική μεταρρύθμιση». Καθιστά δυνατή τη σημαντική απλοποίηση του σχεδιασμού της κυψέλης καυσίμου.

Οι κυψέλες καυσίμου με βάση τηγμένο ανθρακικό απαιτούν σημαντικό χρόνο εκκίνησης και δεν επιτρέπουν την άμεση προσαρμογή της ισχύος εξόδου, επομένως η κύρια περιοχή εφαρμογής τους είναι οι μεγάλες σταθερές πηγές θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση μετατροπής καυσίμου - 60% ηλεκτρική απόδοση και έως 85% συνολική απόδοση.

Σε αυτόν τον τύπο κυψελών καυσίμου, ο ηλεκτρολύτης αποτελείται από ανθρακικό κάλιο και άλατα ανθρακικού λιθίου που θερμαίνονται στους 650 °C περίπου. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, τα άλατα βρίσκονται σε τετηγμένη κατάσταση, σχηματίζοντας έναν ηλεκτρολύτη. Στην άνοδο, το υδρογόνο αντιδρά με ιόντα CO 3, σχηματίζοντας νερό, διοξείδιο του άνθρακα και απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια, τα οποία αποστέλλονται στο εξωτερικό κύκλωμα, και στην κάθοδο, το οξυγόνο αλληλεπιδρά με το διοξείδιο του άνθρακα και τα ηλεκτρόνια από το εξωτερικό κύκλωμα, σχηματίζοντας πάλι ιόντα CO 3 .

Εργαστηριακά δείγματα κυψελών καυσίμου αυτού του τύπου δημιουργήθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1950 από τους Ολλανδούς επιστήμονες G. H. J. Broers και J. A. A. Ketelaar. Στη δεκαετία του 1960, ο μηχανικός Francis T. Bacon, απόγονος του διάσημου Άγγλου συγγραφέα και επιστήμονα του 17ου αιώνα, εργάστηκε με αυτές τις κυψέλες, γι' αυτό και οι κυψέλες καυσίμου MCFC ονομάζονται μερικές φορές κυψέλες Bacon. Στα προγράμματα Apollo, Apollo-Soyuz και Scylab της NASA, αυτές οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιήθηκαν ως πηγή παροχής ενέργειας (Εικ. 14). Κατά τη διάρκεια αυτών των ίδιων ετών, το αμερικανικό στρατιωτικό τμήμα εξέτασε αρκετά δείγματα κυψελών καυσίμου MCFC που παράγονται από την Texas Instruments, η οποία χρησιμοποιούσε βενζίνη στρατιωτικής ποιότητας ως καύσιμο. Στα μέσα της δεκαετίας του 1970, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ ξεκίνησε την έρευνα για τη δημιουργία μιας σταθερής κυψέλης καυσίμου λιωμένου ανθρακικού άλατος κατάλληλη για πρακτικές εφαρμογές. Στη δεκαετία του 1990, εισήχθησαν ορισμένες εμπορικές εγκαταστάσεις με ονομαστική ισχύ έως 250 kW, για παράδειγμα στον Ναυτικό Αεροπορικό Σταθμό των ΗΠΑ Miramar στην Καλιφόρνια. Το 1996, η FuelCell Energy, Inc. ξεκίνησε μια μονάδα προπαραγωγής 2 MW στη Σάντα Κλάρα της Καλιφόρνια.

Κυψέλες καυσίμου οξειδίου στερεάς κατάστασης (SOFC)

Οι κυψέλες καυσίμου οξειδίου στερεάς κατάστασης έχουν απλό σχεδιασμό και λειτουργούν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες - 700-1.000 °C. Τέτοιες υψηλές θερμοκρασίες επιτρέπουν τη χρήση σχετικά «βρώμικου», μη επεξεργασμένου καυσίμου. Τα ίδια χαρακτηριστικά με εκείνα των κυψελών καυσίμου που βασίζονται σε λιωμένο ανθρακικό καθορίζουν ένα παρόμοιο πεδίο εφαρμογής - μεγάλες σταθερές πηγές θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου διαφέρουν δομικά από τις κυψέλες καυσίμου που βασίζονται σε τεχνολογίες PAFC και MCFC. Η άνοδος, η κάθοδος και ο ηλεκτρολύτης είναι κατασκευασμένα από ειδικές ποιότητες κεραμικών. Ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται πιο συχνά είναι ένα μείγμα οξειδίου του ζιρκονίου και οξειδίου του ασβεστίου, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν και άλλα οξείδια. Ο ηλεκτρολύτης σχηματίζει ένα κρυσταλλικό πλέγμα επικαλυμμένο και στις δύο πλευρές με πορώδες υλικό ηλεκτροδίων. Δομικά, τέτοια στοιχεία κατασκευάζονται με τη μορφή σωλήνων ή επίπεδων σανίδων, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία ηλεκτρονικών στην παραγωγή τους. Ως αποτέλεσμα, οι κυψέλες καυσίμου οξειδίου στερεάς κατάστασης μπορούν να λειτουργούν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας τις πλεονεκτικές για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας.

Σε υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας, σχηματίζονται ιόντα οξυγόνου στην κάθοδο, τα οποία μεταναστεύουν μέσω του κρυσταλλικού πλέγματος προς την άνοδο, όπου αλληλεπιδρούν με ιόντα υδρογόνου, σχηματίζοντας νερό και απελευθερώνοντας ελεύθερα ηλεκτρόνια. Σε αυτή την περίπτωση, το υδρογόνο διαχωρίζεται από το φυσικό αέριο απευθείας στην κυψέλη, δηλαδή δεν υπάρχει ανάγκη για ξεχωριστό αναμορφωτή.

Οι θεωρητικές βάσεις για τη δημιουργία κυψελών καυσίμου οξειδίου στερεάς κατάστασης τέθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1930, όταν οι Ελβετοί επιστήμονες Emil Bauer και H. Preis πειραματίστηκαν με ζιρκόνιο, ύττριο, δημήτριο, λανθάνιο και βολφράμιο, χρησιμοποιώντας τα ως ηλεκτρολύτες.

Τα πρώτα πρωτότυπα τέτοιων κυψελών καυσίμου δημιουργήθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1950 από μια σειρά αμερικανικών και ολλανδικών εταιρειών. Οι περισσότερες από αυτές τις εταιρείες εγκατέλειψαν σύντομα την περαιτέρω έρευνα λόγω τεχνολογικών δυσκολιών, αλλά μία από αυτές, η Westinghouse Electric Corp. (τώρα Siemens Westinghouse Power Corporation), συνέχισε την εργασία. Η εταιρεία δέχεται επί του παρόντος προπαραγγελίες για ένα εμπορικό μοντέλο σωληνοειδούς κυψέλης καυσίμου οξειδίου στερεάς κατάστασης, που αναμένεται να είναι διαθέσιμο φέτος (Εικόνα 15). Το τμήμα της αγοράς τέτοιων στοιχείων είναι σταθερές εγκαταστάσεις για την παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας ισχύος 250 kW έως 5 MW.

Οι κυψέλες καυσίμου SOFC έχουν επιδείξει πολύ υψηλή αξιοπιστία. Για παράδειγμα, μια πρωτότυπη κυψέλη καυσίμου που κατασκευάζεται από τη Siemens Westinghouse έχει επιτύχει 16.600 ώρες λειτουργίας και συνεχίζει να λειτουργεί, καθιστώντας τη τη μεγαλύτερη συνεχή ζωή κυψελών καυσίμου στον κόσμο.

Ο τρόπος λειτουργίας υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης των κυψελών καυσίμου SOFC επιτρέπει τη δημιουργία υβριδικών εγκαταστάσεων στις οποίες οι εκπομπές κυψελών καυσίμου οδηγούν αεριοστρόβιλους που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η πρώτη τέτοια υβριδική εγκατάσταση λειτουργεί στο Irvine της Καλιφόρνια. Η ονομαστική ισχύς αυτής της εγκατάστασης είναι 220 kW, εκ των οποίων 200 kW από την κυψέλη καυσίμου και 20 kW από τη γεννήτρια μικροτουρμπίνας.

Κυψέλη καυσίμουείναι μια ηλεκτροχημική συσκευή παρόμοια με ένα γαλβανικό στοιχείο, αλλά διαφέρει από αυτό στο ότι οι ουσίες για την ηλεκτροχημική αντίδραση παρέχονται σε αυτό από το εξωτερικό - σε αντίθεση με την περιορισμένη ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται σε ένα γαλβανικό στοιχείο ή μπαταρία.

Ρύζι. 1. Μερικές κυψέλες καυσίμου

Οι κυψέλες καυσίμου μετατρέπουν τη χημική ενέργεια του καυσίμου σε ηλεκτρική ενέργεια, παρακάμπτοντας αναποτελεσματικές διαδικασίες καύσης που συμβαίνουν με μεγάλες απώλειες. Μετατρέπουν το υδρογόνο και το οξυγόνο σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας χημικής αντίδρασης. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, σχηματίζεται νερό και απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας. Μια κυψέλη καυσίμου μοιάζει πολύ με μια μπαταρία που μπορεί να φορτιστεί και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει την αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια. Ο εφευρέτης της κυψέλης καυσίμου θεωρείται ο William R. Grove, ο οποίος την επινόησε το 1839. Αυτή η κυψέλη καυσίμου χρησιμοποίησε ένα διάλυμα θειικού οξέος ως ηλεκτρολύτη και υδρογόνο ως καύσιμο, το οποίο συνδυάστηκε με οξυγόνο σε έναν οξειδωτικό παράγοντα. Μέχρι πρόσφατα, οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούνταν μόνο σε εργαστήρια και σε διαστημόπλοια.

Σε αντίθεση με άλλες γεννήτριες ενέργειας, όπως οι κινητήρες εσωτερικής καύσης ή οι τουρμπίνες που τροφοδοτούνται από αέριο, άνθρακα, μαζούτ κ.λπ., οι κυψέλες καυσίμου δεν καίνε καύσιμο. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχουν θορυβώδεις ρότορες υψηλής πίεσης, χωρίς δυνατό θόρυβο εξάτμισης, χωρίς κραδασμούς. Οι κυψέλες καυσίμου παράγουν ηλεκτρισμό μέσω μιας σιωπηλής ηλεκτροχημικής αντίδρασης. Ένα άλλο χαρακτηριστικό των κυψελών καυσίμου είναι ότι μετατρέπουν τη χημική ενέργεια του καυσίμου απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια, θερμότητα και νερό.

Οι κυψέλες καυσίμου είναι εξαιρετικά αποδοτικές και δεν παράγουν μεγάλες ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου όπως διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και οξείδιο του αζώτου. Οι μόνες εκπομπές από τις κυψέλες καυσίμου είναι το νερό με τη μορφή ατμού και μια μικρή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο δεν απελευθερώνεται καθόλου εάν χρησιμοποιείται καθαρό υδρογόνο ως καύσιμο. Οι κυψέλες καυσίμου συναρμολογούνται σε συγκροτήματα και στη συνέχεια σε μεμονωμένες λειτουργικές μονάδες.

Οι κυψέλες καυσίμου δεν έχουν κινούμενα μέρη (τουλάχιστον όχι μέσα στην ίδια την κυψέλη) και επομένως δεν υπακούουν στο νόμο του Carnot. Δηλαδή θα έχουν μεγαλύτερη από 50% απόδοση και είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά σε χαμηλά φορτία. Έτσι, τα οχήματα κυψελών καυσίμου μπορούν να γίνουν (και έχουν ήδη αποδειχθεί) πιο αποδοτικά σε καύσιμα από τα συμβατικά οχήματα σε πραγματικές συνθήκες οδήγησης.

Η κυψέλη καυσίμου παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα σταθερής τάσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κίνηση του ηλεκτροκινητήρα, του φωτισμού και άλλων ηλεκτρικών συστημάτων στο όχημα.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι κυψελών καυσίμου, που διαφέρουν στις χημικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται. Οι κυψέλες καυσίμου ταξινομούνται συνήθως ανάλογα με τον τύπο του ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιούν.

Ορισμένοι τύποι κυψελών καυσίμου είναι πολλά υποσχόμενοι για την πρόωση σταθμών παραγωγής ενέργειας, ενώ άλλοι είναι πολλά υποσχόμενοι για φορητές συσκευές ή για οδήγηση αυτοκινήτων.

1. Αλκαλικές κυψέλες καυσίμου (ALFC)

Αλκαλική κυψέλη καυσίμου- Αυτό είναι ένα από τα πρώτα στοιχεία που αναπτύχθηκαν. Οι αλκαλικές κυψέλες καυσίμου (AFC) είναι μια από τις πιο μελετημένες τεχνολογίες, που χρησιμοποιείται από τα μέσα της δεκαετίας του '60 του εικοστού αιώνα από τη NASA στα προγράμματα Apollo και Space Shuttle. Σε αυτά τα διαστημόπλοια, οι κυψέλες καυσίμου παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και πόσιμο νερό.

Οι αλκαλικές κυψέλες καυσίμου είναι ένα από τα πιο αποδοτικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, με την απόδοση παραγωγής ενέργειας να φτάνει έως και το 70%.

Οι αλκαλικές κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούν έναν ηλεκτρολύτη, ένα υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του καλίου, που περιέχεται σε μια πορώδη, σταθεροποιημένη μήτρα. Η συγκέντρωση υδροξειδίου του καλίου μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία λειτουργίας της κυψέλης καυσίμου, η οποία κυμαίνεται από 65°C έως 220°C. Ο φορέας φορτίου στο SHTE είναι το ιόν υδροξυλίου (OH-), που κινείται από την κάθοδο προς την άνοδο, όπου αντιδρά με το υδρογόνο, παράγοντας νερό και ηλεκτρόνια. Το νερό που παράγεται στην άνοδο κινείται πίσω στην κάθοδο, δημιουργώντας και πάλι ιόντα υδροξυλίου εκεί. Ως αποτέλεσμα αυτής της σειράς αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στην κυψέλη καυσίμου, παράγεται ηλεκτρισμός και, ως υποπροϊόν, θερμότητα:

Αντίδραση στην άνοδο: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e

Αντίδραση στην κάθοδο: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH

Γενική αντίδραση του συστήματος: 2H2 + O2 => 2H2O

Το πλεονέκτημα του SHTE είναι ότι αυτές οι κυψέλες καυσίμου είναι οι φθηνότερες στην παραγωγή, καθώς ο καταλύτης που απαιτείται στα ηλεκτρόδια μπορεί να είναι οποιαδήποτε από τις ουσίες που είναι φθηνότερες από αυτές που χρησιμοποιούνται ως καταλύτες για άλλες κυψέλες καυσίμου. Επιπλέον, τα SHTE λειτουργούν σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες και είναι από τα πιο αποδοτικά.

Ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα του SHTE είναι η υψηλή ευαισθησία του στο CO2, το οποίο μπορεί να περιέχεται στο καύσιμο ή στον αέρα. Το CO2 αντιδρά με τον ηλεκτρολύτη, τον δηλητηριάζει γρήγορα και μειώνει σημαντικά την απόδοση της κυψέλης καυσίμου. Επομένως, η χρήση του SHTE περιορίζεται σε κλειστούς χώρους, όπως διαστημικά και υποβρύχια οχήματα· λειτουργούν με καθαρό υδρογόνο και οξυγόνο.

2. Κυψέλες καυσίμου λιωμένου ανθρακικού (MCFC)

Κυψέλες καυσίμου με λιωμένο ανθρακικό ηλεκτρολύτηείναι κυψέλες καυσίμου υψηλής θερμοκρασίας. Η υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας επιτρέπει την άμεση χρήση φυσικού αερίου χωρίς επεξεργαστή καυσίμου και χαμηλής θερμιδικής αξίας καύσιμο αέριο από βιομηχανικές διεργασίες και άλλες πηγές. Αυτή η διαδικασία αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του '60 του εικοστού αιώνα. Έκτοτε, η τεχνολογία παραγωγής, η απόδοση και η αξιοπιστία έχουν βελτιωθεί.

Η λειτουργία του RCFC διαφέρει από άλλες κυψέλες καυσίμου. Αυτά τα κύτταρα χρησιμοποιούν έναν ηλεκτρολύτη που κατασκευάζεται από ένα μείγμα τηγμένων ανθρακικών αλάτων. Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται δύο τύποι μειγμάτων: ανθρακικό λίθιο και ανθρακικό κάλιο ή ανθρακικό λίθιο και ανθρακικό νάτριο. Για την τήξη των ανθρακικών αλάτων και την επίτευξη υψηλού βαθμού κινητικότητας ιόντων στον ηλεκτρολύτη, οι κυψέλες καυσίμου με λιωμένο ανθρακικό ηλεκτρολύτη λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες (650°C). Η απόδοση κυμαίνεται μεταξύ 60-80%.

Όταν θερμαίνονται σε θερμοκρασία 650°C, τα άλατα γίνονται αγωγός για τα ανθρακικά ιόντα (CO32-). Αυτά τα ιόντα περνούν από την κάθοδο στην άνοδο, όπου ενώνονται με το υδρογόνο για να σχηματίσουν νερό, διοξείδιο του άνθρακα και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια στέλνονται μέσω ενός εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος πίσω στην κάθοδο, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα και θερμότητα ως παραπροϊόν.

Αντίδραση στην άνοδο: CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e

Αντίδραση στην κάθοδο: CO2 + 1/2O2 + 2e- => CO32-

Γενική αντίδραση του στοιχείου: H2(g) + 1/2O2(g) + CO2(κάθοδος) => H2O(g) + CO2(άνοδος)

Οι υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας των κυψελών καυσίμου λιωμένου ανθρακικού ηλεκτρολύτη έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα. Το πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα χρήσης τυπικών υλικών (φύλλα από ανοξείδωτο χάλυβα και καταλύτης νικελίου στα ηλεκτρόδια). Η απορριπτόμενη θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ατμού υψηλής πίεσης. Οι υψηλές θερμοκρασίες αντίδρασης στον ηλεκτρολύτη έχουν επίσης τα πλεονεκτήματά τους. Η χρήση υψηλών θερμοκρασιών απαιτεί πολύ χρόνο για να επιτευχθούν οι βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας και το σύστημα ανταποκρίνεται πιο αργά στις αλλαγές στην κατανάλωση ενέργειας. Αυτά τα χαρακτηριστικά επιτρέπουν τη χρήση εγκαταστάσεων κυψελών καυσίμου με λιωμένο ανθρακικό ηλεκτρολύτη υπό συνθήκες σταθερής ισχύος. Οι υψηλές θερμοκρασίες αποτρέπουν τη ζημιά στην κυψέλη καυσίμου από μονοξείδιο του άνθρακα, «δηλητηρίαση» κ.λπ.

Οι κυψέλες καυσίμου με λιωμένο ανθρακικό ηλεκτρολύτη είναι κατάλληλες για χρήση σε μεγάλες σταθερές εγκαταστάσεις. Εμπορικά παράγονται θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με ηλεκτρική ισχύ εξόδου 2,8 MW. Αναπτύσσονται εγκαταστάσεις με ισχύ εξόδου έως 100 MW.

3. Κυψέλες καυσίμου φωσφορικού οξέος (PAFC)

Κυψέλες καυσίμου με βάση το φωσφορικό (ορθοφωσφορικό) οξύέγιναν οι πρώτες κυψέλες καυσίμου για εμπορική χρήση. Αυτή η διαδικασία αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του '60 του εικοστού αιώνα, δοκιμές έχουν πραγματοποιηθεί από τη δεκαετία του '70 του εικοστού αιώνα. Το αποτέλεσμα ήταν αυξημένη σταθερότητα και απόδοση και μειωμένο κόστος.

Οι κυψέλες καυσίμου φωσφορικού (ορθοφωσφορικού) οξέος χρησιμοποιούν ηλεκτρολύτη με βάση το ορθοφωσφορικό οξύ (H3PO4) σε συγκεντρώσεις έως και 100%. Η ιοντική αγωγιμότητα του φωσφορικού οξέος είναι χαμηλή σε χαμηλές θερμοκρασίες, επομένως αυτές οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούνται σε θερμοκρασίες έως 150-220 °C.

Ο φορέας φορτίου σε κυψέλες καυσίμου αυτού του τύπου είναι το υδρογόνο (Η+, πρωτόνιο). Μια παρόμοια διαδικασία συμβαίνει στις κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFCs), στις οποίες το υδρογόνο που παρέχεται στην άνοδο χωρίζεται σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια ταξιδεύουν μέσω του ηλεκτρολύτη και συνδυάζονται με το οξυγόνο από τον αέρα στην κάθοδο για να σχηματίσουν νερό. Τα ηλεκτρόνια στέλνονται μέσω ενός εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος, παράγοντας έτσι ηλεκτρικό ρεύμα. Ακολουθούν αντιδράσεις που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα και θερμότητα.

Αντίδραση στην άνοδο: 2Η2 => 4Η+ + 4ε

Αντίδραση στην κάθοδο: O2(g) + 4H+ + 4e- => 2H2O

Γενική αντίδραση του στοιχείου: 2H2 + O2 => 2H2O

Η απόδοση των κυψελών καυσίμου με βάση το φωσφορικό (ορθοφωσφορικό) οξύ είναι μεγαλύτερη από 40% όταν παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Με τη συνδυασμένη παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, η συνολική απόδοση είναι περίπου 85%. Επιπλέον, δεδομένων των θερμοκρασιών λειτουργίας, η απορριπτόμενη θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση του νερού και τη δημιουργία ατμού ατμοσφαιρικής πίεσης.

Η υψηλή απόδοση των θερμοηλεκτρικών σταθμών που χρησιμοποιούν κυψέλες καυσίμου με βάση το φωσφορικό (ορθοφωσφορικό) οξύ στη συνδυασμένη παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου κυψελών καυσίμου. Οι μονάδες χρησιμοποιούν μονοξείδιο του άνθρακα με συγκέντρωση περίπου 1,5%, γεγονός που διευρύνει σημαντικά την επιλογή του καυσίμου. Ο απλός σχεδιασμός, ο χαμηλός βαθμός πτητικότητας ηλεκτρολυτών και η αυξημένη σταθερότητα είναι επίσης πλεονεκτήματα τέτοιων κυψελών καυσίμου.

Εμπορικά παράγονται θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με ηλεκτρική ισχύ εξόδου έως 400 kW. Εγκαταστάσεις ισχύος 11 MW έχουν περάσει κατάλληλες δοκιμές. Αναπτύσσονται εγκαταστάσεις με ισχύ εξόδου έως 100 MW.

4. Κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC)

Κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίωνθεωρούνται ο καλύτερος τύπος κυψελών καυσίμου για την παραγωγή ενέργειας για οχήματα, που μπορούν να αντικαταστήσουν τους κινητήρες εσωτερικής καύσης βενζίνης και ντίζελ. Αυτές οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά από τη NASA για το πρόγραμμα Gemini. Έχουν αναπτυχθεί και επιδειχθεί εγκαταστάσεις βασισμένες σε MOPFC με ισχύ από 1 W έως 2 kW.

Ο ηλεκτρολύτης σε αυτές τις κυψέλες καυσίμου είναι μια στερεή μεμβράνη πολυμερούς (ένα λεπτό φιλμ από πλαστικό). Όταν είναι κορεσμένο με νερό, αυτό το πολυμερές επιτρέπει στα πρωτόνια να περάσουν αλλά δεν μεταφέρει ηλεκτρόνια.

Το καύσιμο είναι υδρογόνο και ο φορέας φορτίου είναι ένα ιόν υδρογόνου (πρωτόνιο). Στην άνοδο, το μόριο υδρογόνου χωρίζεται σε ιόν υδρογόνου (πρωτόνιο) και ηλεκτρόνια. Τα ιόντα υδρογόνου περνούν μέσω του ηλεκτρολύτη στην κάθοδο και τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον εξωτερικό κύκλο και παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Το οξυγόνο, το οποίο λαμβάνεται από τον αέρα, παρέχεται στην κάθοδο και συνδυάζεται με ηλεκτρόνια και ιόντα υδρογόνου για να σχηματίσει νερό. Στα ηλεκτρόδια συμβαίνουν οι ακόλουθες αντιδράσεις: Αντίδραση στην άνοδο: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e Αντίδραση στην κάθοδο: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH Συνολική αντίδραση κυττάρου: 2H2 + O2 => 2H2O Σε σύγκριση με άλλους τύπους κυψέλες καυσίμου, κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων παράγουν περισσότερη ενέργεια για δεδομένο όγκο ή βάρος της κυψέλης καυσίμου. Αυτό το χαρακτηριστικό τους επιτρέπει να είναι συμπαγείς και ελαφριές. Επιπλέον, η θερμοκρασία λειτουργίας είναι μικρότερη από 100°C, γεγονός που σας επιτρέπει να ξεκινήσετε γρήγορα τη λειτουργία. Αυτά τα χαρακτηριστικά, καθώς και η δυνατότητα γρήγορης αλλαγής της ενεργειακής απόδοσης, είναι μόνο μερικά που καθιστούν αυτές τις κυψέλες καυσίμου πρωταρχικό υποψήφιο για χρήση σε οχήματα.

Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι ο ηλεκτρολύτης είναι στερεός και όχι υγρός. Είναι ευκολότερο να συγκρατηθούν αέρια στην κάθοδο και στην άνοδο χρησιμοποιώντας έναν στερεό ηλεκτρολύτη, επομένως τέτοιες κυψέλες καυσίμου είναι φθηνότερες στην παραγωγή. Με έναν στερεό ηλεκτρολύτη, δεν υπάρχουν προβλήματα προσανατολισμού και λιγότερα προβλήματα διάβρωσης, αυξάνοντας τη μακροζωία του στοιχείου και των εξαρτημάτων του.

5. Κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου (SOFC)

Κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίουείναι οι κυψέλες καυσίμου με την υψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας. Η θερμοκρασία λειτουργίας μπορεί να κυμαίνεται από 600°C έως 1000°C, επιτρέποντας τη χρήση διαφορετικών τύπων καυσίμων χωρίς ειδική προεπεξεργασία. Για τη διαχείριση τόσο υψηλών θερμοκρασιών, ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται είναι ένα λεπτό στερεό οξείδιο μετάλλου σε μια κεραμική βάση, συχνά ένα κράμα υττρίου και ζιρκονίου, το οποίο είναι αγωγός των ιόντων οξυγόνου (O2-). Η τεχνολογία χρήσης κυψελών καυσίμου στερεού οξειδίου έχει αναπτυχθεί από τα τέλη της δεκαετίας του '50 του εικοστού αιώνα και έχει δύο διαμορφώσεις: επίπεδη και σωληνοειδή.

Ο στερεός ηλεκτρολύτης παρέχει μια σφραγισμένη μετάβαση αερίου από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο, ενώ οι υγροί ηλεκτρολύτες βρίσκονται σε ένα πορώδες υπόστρωμα. Ο φορέας φορτίου στις κυψέλες καυσίμου αυτού του τύπου είναι το ιόν οξυγόνου (O2-). Στην κάθοδο, τα μόρια οξυγόνου από τον αέρα διαχωρίζονται σε ένα ιόν οξυγόνου και τέσσερα ηλεκτρόνια. Τα ιόντα οξυγόνου διέρχονται από τον ηλεκτρολύτη και ενώνονται με το υδρογόνο, δημιουργώντας τέσσερα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια στέλνονται μέσω ενός εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα και σπατάλη θερμότητας.

Αντίδραση στην άνοδο: 2H2 + 2O2- => 2H2O + 4e

Αντίδραση στην κάθοδο: O2 + 4e- => 2O2-

Γενική αντίδραση του στοιχείου: 2H2 + O2 => 2H2O

Η απόδοση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι η υψηλότερη από όλες τις κυψέλες καυσίμου - περίπου 60%. Επιπλέον, οι υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας επιτρέπουν τη συνδυασμένη παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή ατμού υψηλής πίεσης. Ο συνδυασμός μιας κυψέλης καυσίμου υψηλής θερμοκρασίας με έναν στρόβιλο καθιστά δυνατή τη δημιουργία μιας υβριδικής κυψέλης καυσίμου για αύξηση της απόδοσης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας έως και 70%.

Οι κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου λειτουργούν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (600°C-1000°C), με αποτέλεσμα να απαιτείται σημαντικός χρόνος για την επίτευξη βέλτιστων συνθηκών λειτουργίας και πιο αργή απόκριση του συστήματος στις αλλαγές στην κατανάλωση ενέργειας. Σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας, δεν απαιτείται μετατροπέας για την ανάκτηση υδρογόνου από το καύσιμο, επιτρέποντας στον θερμοηλεκτρικό σταθμό να λειτουργεί με σχετικά ακάθαρτα καύσιμα που προκύπτουν από αεριοποίηση άνθρακα ή απαερίων κ.λπ. Η κυψέλη καυσίμου είναι επίσης εξαιρετική για εφαρμογές υψηλής ισχύος, συμπεριλαμβανομένων βιομηχανικών και μεγάλων κεντρικών σταθμών παραγωγής ενέργειας. Οι μονάδες με ηλεκτρική ισχύ εξόδου 100 kW παράγονται στο εμπόριο.

6. Κυψέλες καυσίμου άμεσης οξείδωσης μεθανόλης (DOMFC)

Κυψέλες καυσίμου άμεσης οξείδωσης μεθανόληςΧρησιμοποιούνται με επιτυχία στον τομέα της τροφοδοσίας κινητών τηλεφώνων, φορητών υπολογιστών, καθώς και στη δημιουργία φορητών πηγών ενέργειας, κάτι που στοχεύει η μελλοντική χρήση τέτοιων στοιχείων.

Ο σχεδιασμός κυψελών καυσίμου με άμεση οξείδωση μεθανόλης είναι παρόμοιος με τον σχεδιασμό κυψελών καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (MEPFC), δηλ. Ένα πολυμερές χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης και ένα ιόν υδρογόνου (πρωτόνιο) χρησιμοποιείται ως φορέας φορτίου. Όμως η υγρή μεθανόλη (CH3OH) οξειδώνεται παρουσία νερού στην άνοδο, απελευθερώνοντας CO2, ιόντα υδρογόνου και ηλεκτρόνια, τα οποία αποστέλλονται μέσω ενός εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος, δημιουργώντας έτσι ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ιόντα υδρογόνου διέρχονται από τον ηλεκτρολύτη και αντιδρούν με οξυγόνο από τον αέρα και ηλεκτρόνια από το εξωτερικό κύκλωμα για να σχηματίσουν νερό στην άνοδο.

Αντίδραση στην άνοδο: CH3OH + H2O => CO2 + 6H+ + 6e Αντίδραση στην κάθοδο: 3/2O2 + 6H+ + 6e- => 3H2O Γενική αντίδραση του στοιχείου: CH3OH + 3/2O2 => CO2 + 2H2O Η ανάπτυξη τέτοιων Οι κυψέλες καυσίμου έχουν κατασκευαστεί από τις αρχές της δεκαετίας του '90 του εικοστού αιώνα και η ειδική ισχύς και η απόδοσή τους αυξήθηκαν στο 40%.

Αυτά τα στοιχεία δοκιμάστηκαν στην περιοχή θερμοκρασίας 50-120°C. Λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών λειτουργίας τους και της απουσίας ανάγκης για μετατροπέα, τέτοιες κυψέλες καυσίμου είναι πρωταρχικός υποψήφιος για χρήση σε κινητά τηλέφωνα και άλλα καταναλωτικά προϊόντα, καθώς και σε κινητήρες αυτοκινήτων. Το πλεονέκτημά τους είναι και το μικρό τους μέγεθος.

7. Κυψέλες καυσίμου πολυμερούς ηλεκτρολύτη (PEFC)

Στην περίπτωση των κυψελών καυσίμου πολυμερούς ηλεκτρολύτη, η πολυμερής μεμβράνη αποτελείται από ίνες πολυμερούς με περιοχές νερού στις οποίες αγωγιμότητας ιόντα νερού H2O+ (πρωτόνιο, κόκκινο) προσκολλώνται σε ένα μόριο νερού. Τα μόρια του νερού δημιουργούν πρόβλημα λόγω της αργής ανταλλαγής ιόντων. Επομένως, απαιτείται υψηλή συγκέντρωση νερού τόσο στο καύσιμο όσο και στα ηλεκτρόδια εξόδου, γεγονός που περιορίζει τη θερμοκρασία λειτουργίας στους 100°C.

8. Κυψέλες καυσίμου στερεού οξέος (SFC)

Στις κυψέλες καυσίμου στερεού οξέος, ο ηλεκτρολύτης (CsHSO4) δεν περιέχει νερό. Η θερμοκρασία λειτουργίας είναι επομένως 100-300°C. Η περιστροφή των οξυανιόντων SO42 επιτρέπει στα πρωτόνια (κόκκινο) να κινηθούν όπως φαίνεται στο σχήμα. Συνήθως, μια κυψέλη καυσίμου στερεού οξέος είναι ένα σάντουιτς στο οποίο ένα πολύ λεπτό στρώμα στερεής ένωσης οξέος τοποθετείται μεταξύ δύο ηλεκτροδίων που πιέζονται σφιχτά μεταξύ τους για να εξασφαλίσουν καλή επαφή. Όταν θερμαίνεται, το οργανικό συστατικό εξατμίζεται, βγαίνοντας μέσω των πόρων στα ηλεκτρόδια, διατηρώντας την ικανότητα πολλαπλών επαφών μεταξύ του καυσίμου (ή του οξυγόνου στο άλλο άκρο του στοιχείου), του ηλεκτρολύτη και των ηλεκτροδίων.

9. Σύγκριση των σημαντικότερων χαρακτηριστικών των κυψελών καυσίμου

Χαρακτηριστικά κυψελών καυσίμου

Τύπος κυψέλης καυσίμου	Θερμοκρασία λειτουργίας	Απόδοση παραγωγής ενέργειας	Τύπος καυσίμου	Πεδίο εφαρμογής
				Μεσαίες και μεγάλες εγκαταστάσεις
			Καθαρό υδρογόνο	εγκαταστάσεις
			Καθαρό υδρογόνο	Μικρές εγκαταστάσεις
			Τα περισσότερα καύσιμα υδρογονανθράκων	Μικρές, μεσαίες και μεγάλες εγκαταστάσεις
				Φορητός εγκαταστάσεις
			Καθαρό υδρογόνο	Χώρος ερευνήθηκε
			Καθαρό υδρογόνο	Μικρές εγκαταστάσεις

10. Χρήση κυψελών καυσίμου στα αυτοκίνητα

Υπό το πρίσμα των πρόσφατων γεγονότων που σχετίζονται με υπερθέρμανση, πυρκαγιές, ακόμη και εκρήξεις φορητών υπολογιστών λόγω υπαιτιότητας των μπαταριών ιόντων λιθίου, δεν μπορούμε παρά να θυμηθούμε νέες εναλλακτικές τεχνολογίες, οι οποίες, σύμφωνα με τους περισσότερους ειδικούς, στο μέλλον θα μπορούν να συμπληρώσουν ή αντικαταστήστε τις σημερινές παραδοσιακές επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Μιλάμε για νέες πηγές ενέργειας – κυψέλες καυσίμου.

Σύμφωνα με έναν εμπειρικό νόμο που διατυπώθηκε πριν από 40 χρόνια από έναν από τους ιδρυτές της Intel, τον Gordon Moore, η απόδοση του επεξεργαστή διπλασιάζεται κάθε 18 μήνες. Οι μπαταρίες δεν μπορούν να συμβαδίσουν με τα τσιπ. Η χωρητικότητά τους, σύμφωνα με τους ειδικούς, αυξάνεται μόνο κατά 10% ετησίως.

Η κυψέλη καυσίμου λειτουργεί με βάση μια κυτταρική (πορώδη) μεμβράνη που διαχωρίζει τους χώρους ανόδου και καθόδου της κυψέλης καυσίμου. Αυτή η μεμβράνη είναι επικαλυμμένη και στις δύο πλευρές με κατάλληλους καταλύτες. Το καύσιμο παρέχεται στην άνοδο· στην περίπτωση αυτή, χρησιμοποιείται διάλυμα μεθανόλης (μεθυλική αλκοόλη). Ως αποτέλεσμα της χημικής αντίδρασης της αποσύνθεσης του καυσίμου, σχηματίζονται ελεύθερα φορτία που διεισδύουν μέσω της μεμβράνης στην κάθοδο. Το ηλεκτρικό κύκλωμα κλείνει έτσι και δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτό για να τροφοδοτήσει τη συσκευή. Αυτός ο τύπος κυψελών καυσίμου ονομάζεται κυψέλη καυσίμου άμεσης μεθανόλης (DMFC). Η ανάπτυξη των κυψελών καυσίμου ξεκίνησε εδώ και πολύ καιρό, αλλά τα πρώτα αποτελέσματα, που οδήγησαν να μιλήσουμε για πραγματικό ανταγωνισμό με μπαταρίες ιόντων λιθίου, λήφθηκαν μόνο τα τελευταία δύο χρόνια.

Το 2004, υπήρχαν περίπου 35 κατασκευαστές στην αγορά τέτοιων συσκευών, αλλά μόνο λίγες εταιρείες μπόρεσαν να δηλώσουν σημαντική επιτυχία σε αυτόν τον τομέα. Τον Ιανουάριο, η Fujitsu παρουσίασε την ανάπτυξή της - η μπαταρία είχε πάχος 15 mm και περιείχε 300 mg διαλύματος μεθανόλης 30%. Η ισχύς των 15 W του επέτρεψε να τροφοδοτήσει τον φορητό υπολογιστή για 8 ώρες. Ένα μήνα αργότερα, μια μικρή εταιρεία, η PolyFuel, ήταν η πρώτη που ανακοίνωσε την έναρξη της εμπορικής παραγωγής των ίδιων των μεμβρανών που θα έπρεπε να είναι εξοπλισμένες με τροφοδοτικά καυσίμου. Και ήδη τον Μάρτιο, η Toshiba παρουσίασε ένα πρωτότυπο φορητού υπολογιστή που λειτουργεί με καύσιμο. Ο κατασκευαστής δήλωσε ότι ένας τέτοιος φορητός υπολογιστής μπορεί να διαρκέσει πέντε φορές περισσότερο από έναν φορητό υπολογιστή που χρησιμοποιεί μια παραδοσιακή μπαταρία.

Το 2005, η LG Chem ανακοίνωσε τη δημιουργία της δικής της κυψέλης καυσίμου. Για την ανάπτυξή του δαπανήθηκαν περίπου 5 χρόνια και 5 δισεκατομμύρια δολάρια. Ως αποτέλεσμα, κατέστη δυνατή η δημιουργία μιας συσκευής με ισχύ 25 W και βάρος 1 κιλό, συνδεδεμένη με φορητό υπολογιστή μέσω διασύνδεσης USB και διασφαλίζοντας τη λειτουργία της για 10 ώρες. Η φετινή χρονιά, το 2006, σημαδεύτηκε επίσης από μια σειρά από ενδιαφέρουσες εξελίξεις. Συγκεκριμένα, Αμερικανοί προγραμματιστές από την εταιρεία Ultracell παρουσίασαν μια κυψέλη καυσίμου που παρέχει ισχύ 25 W και είναι εξοπλισμένη με τρία αντικαταστάσιμα φυσίγγια με 67 τοις εκατό μεθανόλη. Είναι σε θέση να τροφοδοτήσει έναν φορητό υπολογιστή για 24 ώρες. Το βάρος της μπαταρίας ήταν περίπου ένα κιλό, κάθε κασέτα ζύγιζε περίπου 260 γραμμάρια.

Εκτός από το ότι μπορούν να παρέχουν μεγαλύτερη χωρητικότητα από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες μεθανόλης είναι μη εκρηκτικές. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν το μάλλον υψηλό κόστος τους και την ανάγκη περιοδικής αλλαγής φυσιγγίων μεθανόλης.

Ακόμα κι αν οι μπαταρίες καυσίμου δεν αντικαταστήσουν τις παραδοσιακές, πιθανότατα θα χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με αυτές. Σύμφωνα με τους ειδικούς, η αγορά κυψελών καυσίμου το 2006 θα είναι περίπου 600 εκατομμύρια δολάρια, που είναι ένα αρκετά μέτριο ποσό. Ωστόσο, μέχρι το 2010, οι ειδικοί προβλέπουν την τριπλάσια αύξησή του - έως και 1,9 δισεκατομμύρια δολάρια.

Συζήτηση του άρθρου «Οι μπαταρίες αλκοόλης αντικαθιστούν τις μπαταρίες λιθίου»

zemoneng

Σκατά, βρήκα πληροφορίες για αυτή τη συσκευή σε ένα γυναικείο περιοδικό.
Λοιπόν, θα πω λίγα λόγια για αυτό:
1: η ταλαιπωρία είναι ότι μετά από 6-10 ώρες λειτουργίας, θα πρέπει να αναζητήσετε μια νέα κασέτα, η οποία είναι ακριβή. Γιατί να ξοδέψω χρήματα σε αυτές τις ανοησίες;
2: απ' όσο καταλαβαίνω, μετά τη λήψη ενέργειας από μεθυλική αλκοόλη, θα πρέπει να απελευθερώνεται νερό. Ένας φορητός υπολογιστής και το νερό είναι ασύμβατα πράγματα.
3: γιατί γράφετε σε γυναικεία περιοδικά; Κρίνοντας από τα σχόλια "Δεν ξέρω τίποτα." και "Τι είναι αυτό;", αυτό το άρθρο δεν είναι στο επίπεδο ενός ιστότοπου αφιερωμένου στις ΟΜΟΡΦΙΕΣ.