Типы топливных ячеек. Примеры применения топливных ячеек. Безопасность использования водорода
Топливный элемент (ячейки) - устройство, которое эффективно вырабатывает постоянный ток и тепло из богатого водородом топлива путем электрохимической реакции. В отличие от других генераторов электроэнергии, топливные ячейки не сжигают топливо, следовательно, отсутствуют шумные роторы высокого давления, громкий шум при выхлопе и вибрации, так же они не производят большого количества парниковых газов. Единственный продукт выбросов при работе - вода в виде пара.
Подобно батарее, топ эл ключает в себя катод, анод и электролит, но не накапливает энергию, а постоянно ее вырабатывает, пока имеет запас воздуха и топлива.
Типы т.я.: Твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ), электролитом в которых является керамический материал, проницаемый для ионов кислорода. Эти элементы работают при очень высокой температуре (700 °C — 1000 °C) и применяется в основном для стационарных установок мощностью от 1 кВт и выше. КПД до 70%
Топливный элемент с протонообменной мембраной (ТЭПМ) – лучший элемент для транспортных средств. Легкий и компактный. КПД 60%.
Прямой метанольный топливный элемент (ПМТЭ)- это разновидность топливного элемента с протонообменной мембраной, в котором топливо, метанол, предварительно не разлагается с выделением водорода, а напрямую используется в топливном элементе.
Расплавной карбонатный топливный элемент (РКТЭ) – высокотемпературный элемент, непосредственно использующий природный газ. КПД 60-80%
Фосфорнокислый топливный элемент (ФКТЭ)- первый топ эл, используемый на рынке. КПД=40%, а при экзо термальной реакции 85%. Побочное тепло можно использовать для нагрева воды и получения пара.
Щелочной топливный элемент (ЩТЭ) - наиболее изученная технология топливных элементов, эти элементы летали с человеком на Луну. НАСА использует щелочные топливные элементы с середины 60-х годов, в серии аппаратов Аполлон и Спейс Шаттл. Щелочные топливные элементы потребляют водород и чистый кислород, и производят воду, тепло и электричество. Коэффициент полезного действия их доходит до 70%.
Применение:
1.в сетях передачи данных (сети высокоскоростной передачи данных и оптико-волоконные магистрали, Информация, передаваемая по таким сетям, содержит критически важные данные для таких учреждений, как банки, авиакомпании или медицинские центры)
2.в системах безопасности (устройства чтения идентификационных карт, устройства для закрытия двери, техника биометрической идентификации и, системы автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения, системы управления лифтами и телекоммуникационные сети подвержены риску при отсутствии надежного альтернативного источника электропитания питания продолжительного действия)
3.в коммунально-бытовом отоплении и электрогенерации, 4.в распределительных сетях
Безопасность использования водорода.
Обращение с баллонами, наполненными водородом 38. Работу с водородом разрешается проводить только в оборудованных для этой цели помещениях, в которых имеется надежно действующая вентиляция с вытяжкой из верхней зоны, а электрооборудование смонтировано во взрывобезопасном исполнении. 39. Помещение для хранения баллонов с водородом оборудуется естественной вентиляцией с вытяжкой: из верхней зоны. Хранение емкостей с водородом совместно с емкостями наполненными кислородом, хлором, закисью азота и другими окислителями, как и с легковоспламеняющимися веществами, запрещается. 40. Из полученного со склада баллона с водородом рекомендуется взять пробу на хлопок путем отбора водорода в специальную металлическую малогабаритную пробирку, повернуть ее вверх дном и поджечь водород; резкий хлопок характеризует наличие большого количества кислорода в водороде. Такой баллон нужно сдать на склад для отправки на завод-наполнитель. Спокойное сгорание водорода указывает на чистоту газа. 41. Отбор газа из баллона должен производиться только через редуктор, предназначенный для работы водородом. Редуктор должен иметь одинаковую с баллоном окраску и надпись: «Водород». 42. При выполнении исследований с использованием чистого водорода, а также водородных смесей (особенно в случае проведения работ на опытных установках с применением больших объемов газа) сброс промывочных и отработанных газовых смесей следует; производить по специальным трубкам в атмосферу за окно. Вывод должен производиться в открытую атмосферу прочным трубопроводом и достаточно медленно, чтобы устранить возможность взрыва смеси на выходе. Рекомендуется выпускаемую смесь разбавлять в трубопроводе инертным газом. Откачивать по отводным трубкам отработанный водород или водородные смеси форвакуумным насосом запрещается. 43. При подключении баллонов с водородом к трубопроводу вначале нужно продуть всю линию азотом и не допускать попадания в трубопровод атмосферного воздуха во избежание образования взрывоопасной смеси. Нужно также проверить герметичность трубопровода, находящегося под рабочим давлением газа. Необходимо при использовании баллона обязательно оставлять в нем водород с избыточным давлением не менее 0,5 кгс/см2. По окончании пользования баллоном вентиль на баллоне нужно, плотно закрыть и стравить газ из редуктора. Оставлять редуктор под давлением запрещается
Баллоны с водородом должны быть окрашены в Темно-зеленый цвет, надпись «Водород» Красная.