GreenTech-BG

Българският сайт за зелени технологии

Евтини горивни клетки, работещи с дизелово гориво

November 14, 2010

Норвежка компания разработва безшумни дизелови генератори, чиято работа се базира на нов тип горивни клетки. Фирмата “Nordic Power Systems”, която произвежда генератори за нуждите на армията, успешно тества твърдотелна киселинна горивна клетка (пояснение – понятието “твърдотелна” реферира към електролита – не е течен) разработена от SAFCell, spin off на Калифорнийският технологичен институт (Caltech).(Терминът „spin off“ се използва за фирми, чиято цел е да се комерсиализира нова научна разработка; основен акционер обикновено е университетът, а основател – аворът.)

В момента компанията работи по 1.2 kW система. Твърдотелните киселинни горивни клетки са все още в ранен етап от развитието си,
но от SAFCell твърдят, че са по-прости от конвенционалните горивни клетки, а и някои ключови компоненти (като електролита например) могат да се изработват от относително евтини материали. Изследователите, разработващи технологията, смятат, че ще е достатъчно евтина, за да замени високоефективните турбини във електроцентралите.

Новият генератор работи, като произвежда водород от горивото чрез термично разлагане. За разлика от горивните клетки, тествани в автомобилите, новата система ще работи стабилно и при наличието на примеси (като въглероден /моно/оксид) които обикновено присъстват във водорода, получен по този начин. Също така се очаква и да бъде значително по-евтина от високотемпературните твърдотелни оксидни горивни клетки (като Bloom Energy), поради по-ниската си работна температура, която намалява изискванията за употребата на термично устойчиви (съответно скъпи) материали, според Калъм Чисълм (Calum Chisolm), изпълнителен директор на SAFCell.

Твърдотелните киселинни горивни клетки са демонстрирани в лабораторни условия преди десетина години, а работата им се базира на твърди киселини (електролити, йонни проводници) клас химични съединения, способни да провеждат водородни йони (протони), но били непрактични поради разтворимостта на тези съединения в крайния продукт от реакцията – вода. Решението е този тип горивна клетка да работи при по-висока температура, при която парата не разтваря електролита. Този тип клетки нямат недостатъка на другите два типа:  не изискват температури от 800 – 1000 °C, като твърдотелните оксидни гривни клетки, достатъчни са и едва 250 °C.

Теми: горивни клетки

  1. ktamen
    16 Nov 10
    5:17 am

    Знам, че горивните клетки са скъпи, но никога не съм виждал цена.
    Интересно ми е колко все пак струва една такава клетка с мощност 1,2 кW.
    А с времето става ли и нещо, колко часа е живота и?

  2. Joro
    16 Nov 10
    8:24 am

    Принципно цените навсякъде трудно ги дават. Тези тук се надяват след комплекс от мерки да достигнат „удaрната“ цена от 1000 $ /kW, но първоначално цената им щяла да е колкото на Bloom energy – 7- 8 000 $ / kW.
    С времето – разбира се, корозират електроди и катализатори,електролита изменя качествата си и се руши. Това е и една от причините да се ползва платина, (да се увеличи живота) иначе има и други катализатори. Колко точно – не съм се сещал да вида, не знам дали се намира такава информация.

  3. Blaster_
    16 Nov 10
    8:28 am

    То в статията си го пише „Твърдотелните киселинни горивни клетки са все още в ранен етап от развитието си…“
    Има много други видиве горивни клетки, достатъчно развити, че да си ги купи човек от магазина. Но тъй като са много и различни видове трябва да се знае за какво ще се използват за да се вземе правилната.
    Имат по-висок к.п.д. от ДВГ например, но са все още доста скъпички.

  4. Tonchev
    16 Nov 10
    9:44 am

    Всички питате за цени – такива не може да има, докато не излязат на пазара и той да покаже.
    Но в тази статия има поне две важни неща, което не са казани:
    1. И според мен най-важно е ефективността на конверсията на топлинната енергия на дизела в електричество
    2. Природосъобразността по цялата верига от добива на нефт до тока и после рециклирането.

    Иваче на пазара се продават горивни клетки. Работещи пряко със сгъстен водород на са цена около 4000 евро на kW= Използваме такива за нашите водородни прототипни градски коли –
    вижте на http://elcar.ecoteck.net/hydrogencar.html

  5. Joro
    16 Nov 10
    10:06 am

    М-да, но тук се има предвид и цената, с трайността са го решили някак… Когато станат 1000$/kW, щели да са конкурентни на турбините в тецовете.
    Видовете са няколко според електролита, аз бих ги разделил на 2 – дето искат и не искат температура над някаква граница. И още един вид (какво мислите?) – цинково-въздушната батерия горивен елемент ли е или не? Ако да – има доста достъпни горивни клетки – в слуховите апарати, стилусит на таблетите… Разликата (най-общо) е, че в батерията горивото (редукторът) и окислителят са „капсуловани“, докато в ГК се подават отвън. Иначе и двете неща работят чрез окислително-редукционни реакции. При цинково-кисл батерии горивото е цинкът.
    Продават се китове (конструкторчета) играчки с водородни горивни клетки, в бг пари са почват от около сто лв… Има за лаптопи, мисля и за GSM-и

  6. Joro
    16 Nov 10
    11:40 am

    Да, Tonchev, прав си, умишлено не споменах (моя грешна преценка) защото мисля че тези, които четем тук сме наясно.
    – Ефективността на конверсия – можем да проемем, че сега комерсиалните гонят 80 % КПД, докато парна турбина може да достигне 33 – 35 % КПД. Знаем всички какво е КПД, нали? И ако цената се изравни се турбините, при равен живот и амортизионни разходи, няма нужда да се коментира.
    – От това следва и втората ти точка

  7. Tonchev
    16 Nov 10
    3:07 pm

    Joro
    Какво Вие знаете и какво не знаете, аз не знам.
    Аз само написах, че в статията не пише за ефективността и за природосъобразността.

    Иначе, аз знам, че ако една горивна клетка работи в непостоянен режим, то и ефективността и се променя.
    Това се отнася не само за горивните клетки, но и за повечето други машини и устройства, конвертиращи енергия. Затова съм измислил, патентовал и направил такива управленски системи, които да следят всяка машина и като единна система да работят оптимално – това е в поредица от патенти – виж
    http://www.b2b.bg/bgcar.html

    Така работи и двойният хибрид – снимки и видео пак там

  8. Joro
    16 Nov 10
    3:32 pm

    Добре, съласен, но вече е постнато…

  9. Joro
    16 Nov 10
    3:38 pm

    Tonchev,

    Отговаряш ли на въпроси или си казал каквото трябва да знаем – за електро хдравкичия хибрид питам?

  10. Tonchev
    16 Nov 10
    4:42 pm

    За цените, казах това, което купуваме – 4000 евро на килова Включва малка бутилка за компресиран воджржд утравлението и др. аксесоари. С такава клетка участваме на маратонско състезание за икономичен пробег – виж с какво на
    http://elcar.ecoteck.net/hydrogencar.html

    Отговарям на всякакви въпроси по темата.

  11. Blaster_
    17 Nov 10
    12:38 am

    Ефективността е до около 85% при високотемпературните горивни клетки и използване на когенерация. Но поради специфични особености, най-вече времето за стартиране, са пригодни за използване в стационарни установки. Иначе при клетките използвани в транспортни средства (основно с полимерна мембрана или другото им име – с протонно обменна мембрана „PEM“) ефективността на системата е 50-60% в зависимост от натоварването.
    Все още електромобилите било с то с батерии или горивни клетки (между другото Joro от електрохимична гледна точка и акумулаторните батерии и горивните клетки са горивни елементи и единствената разлика е, че при горивните клетки горивото и окислителя се подават от вън, докато би батериите се съхраняват в самата батерия) са по скъпи от конфенционалните автомобили с ДВГ въпреки по-високата ефективност и по-евтиното гориво. Цената на превозните средства е доста висока и при калкулиране на всички разходи цената на километър пробег си е по-висока при електромобилите…все още. Но неминуемо цената им ще пада. Също така могат да се въведат отстъпки при закупуването на електромобили или по-високи данъци за автомобилите с ДВГ, което доста по-скоро може да наклони везните в полза за електромобилите. Остава и проблемът с инфрастуктурата за презареждане – електрическта мрежа при електромобилите с акумулаторни батерии и зарядните станции за водородните. Но това е посоката на автомобилостроенето според мен и ние трябва да работим сериозно в тази сфера преди пак да останем на десетилетия зад другите държави.

  12. Blaster_
    17 Nov 10
    12:43 am

    Joro, видях че си показал разликата между клетки и батерии, извинявай.

  13. Tonchev
    17 Nov 10
    1:05 am

    резултати от студентското състезание в САЩ – 2010
    Category winners for the 2010 Shell Eco-marathon Americas
    Показателите са приведени към топлинната енергия, кояго носи литър бензин ШЕЛ супер.

    Prototype

    * Grand Prize – Combustion Engine – With mileage of 2,487.5 mpg (1,057.5 kilometers per liter) the Alerion Supermileage team from Laval University of Quebec, Canada won a US$5,000 grand prize with their vehicle, NTF 4.0.
    * Fuel Cell/Hydrogen – The Cicero North Syracuse High School team from Cicero, N.Y. achieved 1,837 mpg (780.9 km/l) in its Clean Green Machine vehicle.
    * Solar Power – The Purdue University Solar Racing Team took first place with its solar vehicle, Pulsar, which achieved 4,548 mpg (1933.5 km/l).

    Източник
    http://www.shell.com/home/content/ecomarathon/americas/media/2010_sema_houston_results.html

    От резултатите се вижда, че ДВГ е на второ място, На първо е слънчевата кола и на трето е водородната. Разликите са значителни. Категорията е една със строги критерии за еднаквост. Независимо от това, не следва да се правят окончателни изводи. Но разликите са достатъчно показателни. По коректно е да се сравняват ДВГ с водородната кола-

    Това са пропотипи. А в градските коли обикновено печелят електро хибридите с ДВГ.
    Не се допускат двойни хибриди, защото не могат да ги правят –
    Електрохибридите са по патенти от 20.век, а двойните – по патенти от 21-ви век. С други думи всички Приуси и т.н. са поне 10 г- назад и „у лево“ от двойните електро-хидравлични хибриди.

  14. Ангел
    17 Nov 10
    10:29 am

    Joro
    16 Nov 10
    8:24 am

    „С времето – разбира се, корозират електроди и катализатори,електролита изменя качествата си и се руши. Това е и една от причините да се ползва платина, (да се увеличи живота) иначе има и други катализатори. Колко точно – не съм се сещал да вида, не знам дали се намира такава информация.“

    Това не е съвсем вярно, катализаторите по принцип не корозират. Те се тровят. Включително и платиновите. Вярно е че до колкото си спомням платината има малко по-висока толерантност, но и тя се трови. А отравянето на катализатор е почти необратим процес и при него чистотата на реакционната смес е критична. Дори микроскопични кйоличества примеси, които не са откриваеми от аналитичната апаратура постепенно тровят катализатора.
    Именно по тази причина живота на горивнит еклетки е непрогнозируем и вероятно би бил твърде кратък при такива използващи стандартни дизелово гориво, което е с доста ниска чистота.
    Като цяло субстанциите отговарящи на високи изисквания за чистотата са с порядъци по-скъпи от тези с техническа чистота. Предполагам това е една от причините за все още неизползваемостта на горивните клетки в транспорта. Търсят се начини катализаторите да са по-устойчиви на тровене.

  15. Joro
    17 Nov 10
    5:02 pm

    Ок, насищат се с инхибиращи вещества, съгласен.
    Добре, субстрата върху който е нанесен (дали ще е електролита /протонообменна мембрана/ или проводник с голяма /специфична/ повърхност) се руши. Понеже катализаторът и електродът са едно, не би следвало да направят целият електрод от платина, нали?

  16. Joro
    17 Nov 10
    5:03 pm

    За нищо, Blaster, и на мен ми се е случвало…

  17. Blaster_
    17 Nov 10
    5:28 pm

    Последните достижения при PEM клетките са използване около 10 грама платина и до 20 грама паладий за един автомобил, което не мисля че е много. В момента в каталитичните неутрализатори на автомобилите (неправилно наричани само „катализатори“) се използват между 5 и 10 грама платина и още малко паладий и родий. Така че няма да са необходими много повече количества от тези елементи, а и все пак след рециклиране се извличат и се използват отново.

  18. Ангел
    17 Nov 10
    5:33 pm

    Въпроса ми е малко далеч от основната специалност, така че не мога да дам актуална информация но ми е известно че повечето съвремнни катализатори са на основата на оксидна керамика. Също така съществуват и керамични твърди електролити, които служат за проводници във високотемпературните горивни елементи. Нямам представа до къде е стигнал върха на научните постижения в момента но няма как да е стоял на нивото което съм учил преди.
    ПС. По въпроса за електрода, да първоначалните електроди наистина са били изцяло от платина. За щастие сега имаме далеч по-евтини алтернативи. 🙂

  19. Blaster_
    17 Nov 10
    5:45 pm

    При високотемпературните горивни елементи няма нужда да „подпомагаме“ толкова химичната реакция. Затова и при тях не се изполват скъпи елементи за катализатора. Но при нискотемпературните е необходимо използване на скъпи елементи (основно платина, паладий) за да се улесни реакцията, т.е. да се повиши ефективността на горивния елемент.

  20. Joro
    17 Nov 10
    5:47 pm

    Точно така, циркониеви оксиди с примес на итрий. И още нещо имаше май… Обикновено е керамика. Няма да е монокристал..

  21. Joro
    17 Nov 10
    5:50 pm

    Да, при нискотемпературните има и каталично стъпало служещо да отделя въглеродния окис от водорода… При високотемпературните това не е проблем

  22. Tonchev
    17 Nov 10
    9:28 pm

    Не технологията, и не цената са водещи при автомобилите на горивни водородни батерии. На преден план за всеки автомобил е разхода на километър. не случайно това е критерият на ШЕЛ – вижте предишния ми пост.
    Без съмнение, разходът е свързан пряко с технологията и ефективността, но той е обобощшаващият критерии. А една кола да харчи малко е не само въпрос на ефективна двигателна система, Но и на собствена маса, регенеративни спирачки, съпротивление при търкаляне, схема и начин на окачване, заджвщи колела, разпределение на тежестта, аеродинамика и т.н.
    И не на последно място поддържане на оптимален енергоикономичен режим на всичките ѝ системи за максимално възможно дълго време..

    Вижте повече на http://elcar.ecoteck.net/pat.html

  23. Blaster_
    18 Nov 10
    9:05 am

    В момента цената е водеща при електромобилите. Разхода на гориво на километър е само част от общата цена. За потребителя е важна цена на километър, която трябва да плати. Това включва цената на автомобила, разходи за поддържане, застраховки, цена на горивото и др. разходи. Не е правилно да се казва (и голяма част от тези хора нищо не разбират), че цената на 100 километра изминавани с електромобил на акумулаторни батерии била 2 лева защото „толкова струвала цената на електроенергията от контактната мрежа“, а другите разходи къде ги влючват. Това че електромобилът е 2 пъти по-скъп от този с ДВГ как го отчитат в тези 2 лева! Важни са всички разходи и все още цената на електромобилите е по-висока от тази на автомобилите с ДВГ, да не говорим и че няма изградена инфраструктура за зареждане както на автомобилите с акумулаторни батерии така и на автомобилите с водород.

  24. Tonchev
    18 Nov 10
    10:43 am

    Blaster – aбсолютно си прав.
    Такива са пазарните реалности. Но това са пазарни цени, а не себестойност. Сега нормите на печалба при електроколите са в пъти по-високи, отколокото при ДВГ колите. А фактически и като себестойност кола с ДВГ е в пъти по-сложна и по-скъпа. А електрохибрид – още повече.

    В момента най-икономичната универсална кола е ДВГ с хидрорегенеративни спирачки. Тя и като себестойност и в експлоатация е в пъти по-евтина от кола с ДВГ и с електроегенеративни спирачки – примерно Приус..
    Тъкмо затова на пазара няма такива. И тъкмо затова на пазара има електрохибриди, само. А двойните хибриди по себестойност са по-евтини от електрохибридите, но по-скъпи от хидравличните хибриди. Ако те се правят и плъг-ин те ще бъдат още по-изгодни. ползата от електрическото зареждане за Приоус и много други електрохибриди е нулева, защото те не са плъг-ин.
    Защо ли, защо ?

    Тук не засягам темата на колите свързана със здравето на хората и екологията.

    А за града най-изгодни са микроколите – виж http://microcar.ecoteck.net

  25. Любен Станев
    01 Dec 10
    11:02 am

    Горивните клетки са ЕКЗОТИКА, да не кажа по тежката дума – ИЗМАМА! Тази технология е на над 150г. и никога, ама НИКОГА няма да стане масова.
    Причините за това са елементарни: горивните клетки съдържат т.нар. РМ метали, което ги прави крайно-немащабируеми за масово приложение.
    Днес цената за оборудване на автомобил с горивни клетки е над 80000$, разбира се премине ли се към масовост тази цена ще скочи многократно, защото РМ са много, ама изключително много по РЕДКИ от петрола!

    Целта на горивните клетки е друга:
    – самореклама;
    – заблуда за крайната цел;
    – грабеж на данъкоплатеца за уж „разработки“.

  26. Ангел
    06 Dec 10
    11:00 am

    @Любен Станев
    В случая като човек изучавал макар и само на теория процесите, категорично няма да се съглася с теб. Признавам не съм наясно с това какви материали се използват в модерните горивни елементи, но мога да ти кажа че само първото поколение катализатори е използвало платинови метали. И под катализатори въобще не разбирай само ония неща които се закачат пред аспусите на колите. Процеса на катализата е изключитрелно важен в химическата индустрия. По-късните поколения които още преди 20-30 години са навлезли масово в практиката използват оксидна керамика, а не платинови метали. Оксидните катализатори по-трудно се тровят и са много по-евтини от платиновите. Така че въобще не си прав с довода си за редкостта на палтиновите метали по отношение на горивните елементи. Трудностите пред прилагането им в транспорта са съвсем други, а не това че платината била скъпа.

  27. Tonchev
    06 Dec 10
    11:24 am

    Колите на горивни клетки сега са рядкост. Дори и Хонда FCX е по-скоро пазарен провал, отколкото успех.
    Но това не означава, че технологията е лоша.
    Интересите на автогигантите сега са в друга посока и тя е пазарно естествена.
    Те просто произвеждат това, от което печелят сега. Потребителите още не са готови да си купуват коли на горивни клетки. Пък и производството на водород, най-често става от метан. Затова не е ли по-добре ДВГ да си карат директно на метан, нищо че ефективността може и да е по-ниска.

    Повишаването на ефективността на ДВГ в градски трафик сега най-евтино и ефективно става с хидрорегенеративни спирачки –
    вижте снимки и видео на http://www.b2b.bg/ecocar.html

  28. Joro
    08 Dec 10
    4:41 pm

    Любен Станев

    Ти ще кажеш…

Добавете коментар

XHTML: You can use these tags: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>