Wodorowe ogniwa paliwowe Nissana
Elektronika mobilna z każdym rokiem udoskonala się, staje się coraz bardziej powszechna i dostępna: palmtopy, laptopy, urządzenia mobilne i cyfrowe, ramki do zdjęć itp. Wszystkie są stale aktualizowane o nowe funkcje, duże monitory, komunikacja bezprzewodowa, więcej mocne procesory, jednocześnie zmniejszając swój rozmiar. Technologie energetyczne, w przeciwieństwie do technologii półprzewodników, nie rozwijają się skokowo.
Istniejące baterie i akumulatory do zasilania zdobyczy przemysłu stają się niewystarczające, dlatego kwestia źródeł alternatywnych jest bardzo dotkliwa. Zdecydowanie najbardziej obiecującym obszarem są ogniwa paliwowe. Zasadę ich działania odkrył już w 1839 roku William Grove, który wytwarzał energię elektryczną poprzez zmianę elektrolizy wody.
Wideo: Dokumentalny, ogniwa paliwowe dla transportu: przeszłość, teraźniejszość, przyszłość
Ogniwami paliwowymi interesują się producenci samochodów, interesują się nimi także ich twórcy. statki kosmiczne. W 1965 roku zostały one nawet przetestowane przez Amerykę na statku kosmicznym Gemini 5 wystrzelonym w przestrzeń kosmiczną, a później na statku Apollo. Ponieważ problemy związane z zanieczyszczeniem nie ustępują, obecnie przeznacza się miliony dolarów na badania nad ogniwami paliwowymi. środowisko, zwiększając emisję gazów cieplarnianych powstających podczas spalania paliw organicznych, których zasoby również nie są nieskończone.
Ogniwo paliwowe, często nazywane generator elektrochemiczny, działa w sposób opisany poniżej.
Będąc, podobnie jak akumulatory i baterie, elementem galwanicznym, z tą różnicą, że jest w nim magazynowany substancje czynne osobno. Są one dostarczane do elektrod w miarę ich użytkowania. Paliwo naturalne lub dowolna otrzymana z niego substancja spala się na elektrodzie ujemnej, która może być gazowa (na przykład wodór i tlenek węgla) lub płynna, jak alkohole. Tlen zwykle reaguje na elektrodzie dodatniej.
Jednak pozornie prosta zasada działania nie jest łatwa do przełożenia na rzeczywistość.
Ogniwo paliwowe DIY
Wideo: Zrób to sam wodorowe ogniwo paliwowe
Niestety nie posiadamy zdjęć jak powinien wyglądać ten element paliwowy, zdajemy się na Waszą wyobraźnię.
Ogniwo paliwowe małej mocy możesz wykonać własnymi rękami nawet w szkolnym laboratorium. Musisz zaopatrzyć się w starą maskę gazową, kilka kawałków pleksi, alkalia i wodny roztwór alkoholu etylowego (prościej wódki), który posłuży jako „paliwo” dla ogniwa paliwowego.
Przede wszystkim potrzebna jest obudowa ogniwa paliwowego, którą najlepiej wykonać z plexi o grubości co najmniej pięciu milimetrów. Przegrody wewnętrzne(w środku znajduje się pięć przegródek) można zrobić nieco cieńszą - 3 cm Do klejenia pleksi należy użyć kleju o następującym składzie: sześć gramów wiórów pleksiglasowych rozpuszcza się w stu gramach chloroformu lub dichloroetanu (prace przeprowadza się pod ciśnieniem). kaptur).
Teraz musisz wywiercić otwór w ścianie zewnętrznej, do którego włóż szklaną rurkę spustową o średnicy 5-6 centymetrów przez gumowy korek.
Wszyscy wiedzą, że w układzie okresowym najbardziej aktywne metale znajdują się w lewym dolnym rogu, a wysoce aktywne metaloidy znajdują się w prawym górnym rogu układu, tj. zdolność do oddawania elektronów wzrasta od góry do dołu i od prawej do lewej. Elementy zdolne do pewne warunki objawiają się jako metale lub metaloidy znajdujące się na środku stołu.
Teraz wlewamy węgiel aktywny z maski gazowej do drugiej i czwartej komory (między pierwszą a drugą przegrodą oraz trzecią i czwartą), które będą pełnić rolę elektrod. Aby zapobiec wysypywaniu się węgla przez otwory, można go umieścić w nylonowej tkaninie (odpowiednie są nylonowe pończochy damskie). W
Paliwo będzie krążyć w pierwszej komorze, a w piątej powinien znajdować się dostawca tlenu - powietrze. Pomiędzy elektrodami będzie znajdować się elektrolit, aby zapobiec jego wyciekaniu komora powietrzna, przed napełnieniem czwartej komory węgla elektrolitem powietrznym należy go namoczyć roztworem parafiny w benzynie (stosunek 2 gramów parafiny na pół szklanki benzyny). Na warstwę węgla należy ułożyć (lekko dociskając) miedziane płytki, do których przylutowane są przewody. Za ich pośrednictwem prąd zostanie przekierowany z elektrod.
Pozostaje tylko naładować element. Do tego potrzebna jest wódka, którą należy rozcieńczyć wodą w stosunku 1:1. Następnie ostrożnie dodaj trzysta do trzystu pięćdziesięciu gramów żrącego potasu. W przypadku elektrolitu 70 gramów wodorotlenku potasu rozpuszcza się w 200 gramach wody.
Ogniwo paliwowe jest gotowe do testów. Teraz musisz jednocześnie wlać paliwo do pierwszej komory i elektrolit do trzeciej. Woltomierz podłączony do elektrod powinien wskazywać od 07 woltów do 0,9. Aby zapewnić ciągłą pracę elementu, należy usunąć zużyte paliwo (spuścić do szklanki) i dodać nowe (przez gumową rurkę). Szybkość podawania reguluje się poprzez ściskanie rurki. Tak wygląda działanie ogniwa paliwowego w warunkach laboratoryjnych, których moc jest co zrozumiałe niska.
Wideo: Ogniwo paliwowe lub wieczna bateria w domu
Aby zapewnić większą moc, naukowcy od dawna pracują nad tym problemem. Aktywna stal w fazie rozwoju obejmuje ogniwa paliwowe na metanol i etanol. Ale niestety nie zostały one jeszcze wdrożone w praktyce.
Dlaczego ogniwo paliwowe wybrano jako alternatywne źródło zasilania
Jako alternatywne źródło zasilania wybrano ogniwo paliwowe, gdyż końcowym produktem spalania wodoru w nim jest woda. Problem dotyczy jedynie znalezienia niedrogiego i skuteczny sposób otrzymywanie wodoru. Ogromne środki zainwestowane w rozwój generatorów wodoru i ogniw paliwowych nie mogą nie przynieść efektów, dlatego przełom technologiczny i ich faktyczne wykorzystanie w życie codzienne, to tylko kwestia czasu.
Już dziś potwory motoryzacji: General Motors, Honda, Draimler Coyler, Ballard demonstrują autobusy i samochody napędzane ogniwami paliwowymi, których moc sięga 50 kW. Jednak problemy związane z ich bezpieczeństwem, niezawodnością i kosztami nie zostały jeszcze rozwiązane. Jak już wspomniano, w przeciwieństwie do źródła tradycyjne moc - akumulatory i akumulatory, w tym przypadku utleniacz i paliwo dostarczane są z zewnątrz, a ogniwo paliwowe jest jedynie pośrednikiem w zachodzącej reakcji spalania paliwa i zamiany uwolnionej energii na energię elektryczną. „Spalanie” następuje tylko wtedy, gdy element dostarcza prąd do obciążenia, jak generator diesla, ale bez generatora i silnika wysokoprężnego, a także bez hałasu, dymu i przegrzania. Jednocześnie wydajność jest znacznie wyższa, ponieważ nie ma mechanizmów pośrednich.
Wideo: Samochód na wodorowe ogniwa paliwowe
Duże nadzieje pokłada się w zastosowaniu nanotechnologii i nanomateriałów, co pomoże zminiaturyzować ogniwa paliwowe przy jednoczesnym zwiększeniu ich mocy. Pojawiły się doniesienia, że powstały ultrawydajne katalizatory, a także projekty ogniw paliwowych, które nie mają membran. W nich paliwo (na przykład metan) jest dostarczane do elementu wraz z utleniaczem. Ciekawe rozwiązania wykorzystują tlen rozpuszczony w powietrzu jako utleniacz, a zanieczyszczenia organiczne gromadzące się w zanieczyszczonych wodach jako paliwo. Są to tak zwane elementy biopaliwowe.
Zdaniem ekspertów ogniwa paliwowe mogą wejść na rynek masowy w nadchodzących latach.
Administrator
Horyzont: Zerowy świt | 2017-03-14
W Horizon: Zero Dawn możesz znaleźć 5 ogniw paliwowych, aby zakończyć zadanie Starożytny Arsenał za co dają Tkacz tarcz- najlepszy zestaw zbroi w grze.
Horizon: Zero Dawn - gdzie znaleźć ogniwa paliwowe
Pierwszy zasilacz znajdziesz na początku gry. Musisz iść do Ruina, który Aloy pamięta z dzieciństwa. Punkt ten oznaczony jest na mapie zielonym znacznikiem i należy udać się w jego stronę. Do ruin można wejść przez małą dziurę w ziemi. Twoim zadaniem jest zejście na pierwszy poziom.
Zgubienie się w ruinach jest prawie niemożliwe, ale należy zachować szczególną ostrożność. Czasami trzeba zejść po schodach, znaleźć drzwi i rozbić stalaktyty.
Ogniwo paliwowe leży na stole i ma zieloną ikonkę. 
Można znaleźć drugi element Po ukończenie misji „Serce Nory”. Na początku znajdziesz drzwi z przełącznikiem, użyj go, odblokuj drzwi i idź dalej. Skręć w prawo, a następnie podążaj za drzwiami naprzeciwko.
Następnie znajdziesz holo-zamek, którego nie będziesz mógł otworzyć. Na lewo od niego widać otwór, w którym znajdują się świece. Ruszaj w tym kierunku, a po chwili znajdziesz element leżący na ziemi. 
Trzeci element odnajdziesz w trakcie misji „Limit mistrza”. Jednym z zadań misji będzie wspinaczka wysoki budynek. A gdy już znajdziesz się na górze, otrzymasz nowe zadanie - odnalezienie informacji w biurze Faro.
Kiedy dotrzesz we właściwe miejsce, nie idź dalej. Odwróć się i wdrap się na ścianę naprzeciwko. Po odnalezieniu ogniwa paliwowego możesz umieścić je w ekwipunku i kontynuować realizację zadania. 
Czwarte ogniwo paliwowe
Czwarty element odnajdziesz w trakcie misji „Skarb Śmierci”. Po rozwiązaniu problemu z holo-zamkiem udaj się na trzecie piętro, idź schodami, a wkrótce znajdziesz właściwe miejsce. Po lewej stronie korytarza będą drzwi z holo-zamkiem. Wewnątrz tego pomieszczenia znajduje się ogniwo paliwowe. 
Piąty element odnajdziesz w trakcie misji « upadła góra»
. W pewnym momencie znajdziesz się w ogromnej jaskini, po której nie powinieneś schodzić na sam dół. Odwróć się, a zobaczysz przed sobą skałę, na którą musisz się wspiąć. Na górze zobaczysz tunel z fioletową poświatą, wejdź do niego i idź nim do samego końca. Ogniwo zasilające będzie na Ciebie czekać na półce. 
Ogniwa paliwowe do napędu samochodów to elektrochemiczne przetworniki energii zawartej w paliwie bezpośrednio na energię elektryczną. W wodorowo-tlenowym ogniwie paliwowym wodór ulega reakcji „zimnego spalania” z tlenem, podczas której tworzy się i wytwarza woda prąd elektryczny. Ogniwa paliwowe nie zawierają ruchomych części, działają bez tarcia mechanicznego, charakteryzują się niskim poziomem hałasu i nie emitują zanieczyszczeń.
Treść
Zasada działania ogniw paliwowych
Ogniwo paliwowe składa się z dwóch elementów (anody i katody) oddzielonych elektrolitem ( patrz rys. „Zasada działania ogniwa paliwowego typu PEM”). Elektrolit jest nieprzepuszczalny dla elektronów. Elektrody są połączone ze sobą zewnętrznym obwodem elektrycznym.
Samochody wykorzystują głównie ogniwa paliwowe z membraną polimerową jako elektrolit, zwany także wymianą protonów ( REM) (patrz rys. „Budowa ogniwa paliwowego typu PEM”). Poniżej opisano zasadę działania ogniw paliwowych na przykładzie elementów tego typu.
W ogniwie paliwowym PEM wodór kierowany jest do anody, gdzie ulega utlenieniu. W ten sposób powstają jony H+ (protony) i elektrony (patrz ryc. 1, a).
Anoda: 2 N 2 -» 4 N + + 4 e — .
Elektrolit można uważać za membranę polimerową przewodzącą protony. Elektrolit jest przepuszczalny dla protonów, ale nie dla elektronów. Protony H+ powstające na anodzie przechodzą przez membranę i docierają do katody. Aby protony mogły przejść przez membranę, musi ona być odpowiednio nawilżona. Tlen kierowany jest na katodę, gdzie ulega redukcji ( patrz rys. b, „Zasada działania ogniwa paliwowego typu PEM”). Redukcja następuje w wyniku przejścia elektronów z anody na katodę wzdłuż zewnętrznej strony obwód elektryczny.
Katoda: O 2 + 4 e - -> 2 O 2- .
W kolejnym etapie reakcji jony O 2- reagują z protonami tworząc wodę.
Katoda: 4 H + + 2 O 2- -> 2 H 2 O .
W wyniku ogólnej reakcji zachodzącej w ogniwie paliwowym z wodoru i tlenu powstaje woda ( patrz rys. c, „Zasada działania ogniwa paliwowego typu PEM”). W przeciwieństwie do reakcji gazu detonującego, w której wodór i tlen reagują ze sobą wybuchowo, tutaj reakcja zachodzi w postaci „zimnego oparzenia”, ponieważ etapy reakcji zachodzą oddzielnie na anodzie i katodzie.
Ogólna reakcja: 2 H 2 + O 2 -> 2 H 2 O .
Opisane powyżej reakcje zachodzą na katalitycznych powłokach elektrod. Jako katalizator najczęściej stosuje się platynę.
Teoretyczne napięcie jednego elementu
Teoretyczne napięcie jednego wodorowo-tlenowego ogniwa paliwowego w temperaturze 25°C wynosi 1,23 V. Wartość tę wyprowadzono ze standardowych potencjałów elektrod. Jednak w praktyce podczas pracy elementu napięcie to nie jest osiągane; wynosi 0,5-1,0 V. Spadek napięcia można wyjaśnić opór wewnętrzny element lub ograniczenia narzucone przez dyfuzję gazową ( patrz rys. " Charakterystyka elektryczna ogniwo paliwowe”). Napięcie zależy głównie od temperatury, stechiometrycznego stosunku wodoru i tlenu do ilości wyprodukowanej energii elektrycznej, ciśnienie cząstkowe wodór i tlen oraz gęstość prądu.
Samochody wykorzystują akumulatory ogniw paliwowych o mocy od 5 do 100 kW. Aby uzyskać wysokie napięcia wymagane do technicznego użytkowania ogniw, ogniwa łączy się szeregowo w akumulatory (patrz rys. 4 „Struktura stosu ogniw paliwowych”). Baterie mogą zawierać od 40 do 450 ogniw, tj. ich maksymalne napięcie robocze mieści się w zakresie od 40 do 450 V.
Wysokie wartości prądu elektrycznego osiągane są dzięki odpowiedniej powierzchni membrany. Prąd wyjściowy akumulatorów ogniw paliwowych do samochodów sięga 500 A.
Zasada działania układu ogniw paliwowych
Do wykorzystania stosu ogniw paliwowych wymagane są podsystemy dostarczające wodór i tlen ( patrz rys. 5 „Napęd elektryczny z systemem ogniw paliwowych”). W zasadzie systemy te można wdrożyć jak najbardziej na różne sposoby. Opisana tutaj opcja jest stosowana w wielu przypadkach.
Układ zasilania wodorem do ogniw paliwowych
Zapas wodoru jest przechowywany w butli pod wysokim ciśnieniem (700 barów). Za pomocą reduktora ciśnienie wodoru zostaje obniżone do około 10 barów, a wodór dostaje się do wtryskiwacza gazu.
Wtryskiwacz to elektrozawór ustawiający ciśnienie wodoru po stronie anody. Inaczej wtryskiwacze paliwa silników spalinowych, wtryskiwacz wodoru musi zapewniać stałą przepływ masowy. Typowa wartość zużycia wodoru przy mocy 100 kW wynosi 2,1 g/s. Maksymalne ciśnienie wodoru wynosi 2,5 bara.
Działanie stosu ogniw paliwowych wymaga stałego przepływu wodoru po stronie anody (miara homogenizacji). W tym celu w układzie zorganizowana jest recyrkulacja wodoru.
Obce gazy szkodliwe dla anody są w sposób ciągły usuwane przez elektromagnetyczny zawór spustowy. Zapobiega to gromadzeniu się obcych gazów ulatniających się z cylindra lub gazów dyfuzyjnych (azot, para wodna) od strony katody. Zawór montowany jest na wylocie akumulatora, po stronie anody. Aby odprowadzić nadmiar wody ze ścieżki anody, stosuje się zawór otwarty przy zerowym prądzie elektrycznym.
Wodór, który nieuchronnie wydostaje się podczas opróżniania, jest albo silnie rozcieńczany powietrzem, albo katalitycznie przekształcany w wodę.
Dostarczanie tlenu do ogniw paliwowych
Tlen niezbędny do reakcji elektrochemicznej pobierany jest z otaczającego powietrza. Wymagany masowy przepływ tlenu do 100 g/s, w zależności od wymaganej mocy akumulatora, zapewniany jest przez kompresor. Tlen jest sprężany przez sprężarkę do maksymalnie 2,5 bara i dostarczany do katody ogniwa paliwowego. Ciśnienie w ogniwie paliwowym regulowane jest za pomocą zaworu dynamicznej kontroli ciśnienia zamontowanego na drodze gazów spalinowych na wylocie ogniwa paliwowego.
Aby zapewnić wystarczające nawilżenie membrany polimerowej, powietrze dostarczane do elementu jest nawilżane albo za pomocą dodatkowej membrany, albo poprzez wtryskiwanie skroplonej wody.
Bilans cieplny ogniw paliwowych
Sprawność elektryczna ogniwa paliwowe stanowią około 50%. Innymi słowy, w procesie konwersji energii chemicznej powstaje w przybliżeniu taka sama ilość energii cieplnej, jak ilość energii elektrycznej. To ciepło musi zostać odprowadzone. Temperatura pracy ogniw paliwowych PEM wynosi około 85°C i jest niższa od temperatury silników spalinowych. Pomimo wyższej wydajności, w przypadku stosowania w pojeździe ogniw paliwowych, chłodnica i wentylator chłodnicy muszą zostać powiększone.
Ponieważ stosowany płyn chłodzący ma bezpośredni kontakt z ogniwami paliwowymi, musi być nieprzewodzący elektrycznie (dejonizowany). Obieg chłodziwa zapewnia pompa elektryczna. Przepływ chłodziwa wynosi do 12 000 l/h. Zawór regulacji temperatury rozdziela przepływ płynu chłodzącego pomiędzy chłodnicę a kanał obejściowy.
W układzie zastosowano płyn chłodzący będący mieszaniną wody dejonizowanej i glikolu etylenowego. Płyn chłodzący w pojeździe musi być dejonizowany. W tym celu przepuszcza się go przez wymiennik jonowy wypełniony specjalną żywicą i oczyszcza w procesie usuwania jonów. Przewodność chłodziwa powinna być mniejsza niż 5 µS/cm.
Wydajność układu ogniw paliwowych
Oprócz zapewnienia szybkiej gotowości stosu ogniw paliwowych do dostarczenia energii w najbardziej optymalnych warunkach pracy, ważne jest zapewnienie wysokiej wydajności. systemy.
NA ryż. "Współczynnik przydatna akcja akumulatory ogniw paliwowych i systemy ogniw paliwowych” podano porównanie wydajności. wydajne akumulatory ogniw paliwowych cały system. Część energii elektrycznej jest zużywana przez elementy pomocnicze, takie jak sprężarka, co zmniejsza ogólną wydajność. systemy. Jednakże systemy ogniw paliwowych charakteryzują się wyższą wydajnością niż silniki spalinowe, szczególnie podczas pracy w zakresie obciążenia częściowego.
Bezpieczeństwo ogniw paliwowych pojazdu
Aby zapewnić bezpieczeństwo, pojazd wyposażony jest w kilka czujników stężenia wodoru. Wodór jest bezbarwnym i bezwonnym gazem, który przy stężeniu objętościowym około 4% zamienia powietrze w mieszaninę palną. Czujniki wykrywają stężenie wodoru już od 1%.
Zasada działania pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi
Pojazdy zasilane ogniwami paliwowymi to pojazdy elektryczne, w których energia elektryczna do zasilania napędu elektrycznego jest generowana przez system ogniw paliwowych.
Z kilku powodów wskazane jest uwzględnienie w systemie akumulatora trakcyjnego:
- umożliwia to magazynowanie energii podczas hamowania regeneracyjnego;
- pomaga to poprawić właściwości dynamiczne napędu;
- Zmieniając rozkład obciążenia pomiędzy układem ogniw paliwowych a akumulatorem trakcyjnym, można jeszcze bardziej zwiększyć wydajność. prowadzić.
Ponieważ akumulator trakcyjny stanowi dodatkowe źródło energii, pojazdy takie nazywane są pojazdami hybrydowymi z ogniwami paliwowymi. Stosunek mocy trakcyjnej bateria do mocy całkowitej (stopień hybrydyzacji) różni się w zależności od zastosowania systemu.
Zazwyczaj jako główne źródło zasilania napędu wykorzystuje się systemy ogniw paliwowych. Pojazdy te nazywane są pojazdami hybrydowymi z ogniwami paliwowymi ( FCHV). Zazwyczaj systemy ogniw paliwowych mają moc znamionową 60–100 kW. Baterie trakcyjne mają moc znamionową do 30 kW przy pojemności 1-2 kWh.
Jak opcja alternatywna Akumulator trakcyjny może mieć znacznie większą moc i pojemność, a w razie potrzeby może być ładowany z układu ogniw paliwowych. W tym przypadku wystarczy mieć akumulator ogniwa paliwowego o mocy znamionowej od 10 do 30 kW. Pojazdy wyposażone w taką konfigurację źródła energii nazywane są pojazdami napędzanymi ogniwami paliwowymi o zwiększonym zasięgu ( FC-REX).
Rozdział energii elektrycznej pomiędzy układem ogniw paliwowych, baterią trakcyjną i napędem elektrycznym odbywa się za pomocą jednego lub większej liczby przetwornic Napięcie stałe. Pokazano różne konfiguracje takich konwerterów, których wybór zależy od zastosowania ryż. „. Konfiguracje przetwornic napięcia w układach napędowych ogniw paliwowych”. W zależności od konfiguracji napięcie zasilania napędu jest identyczne z napięciem jednego z dwóch źródeł zasilania ( patrz rys. A I B) lub odizolowane od napięcia akumulatora trakcyjnego i akumulatora ogniwa paliwowego ( patrz rys. Z).
Elektryczny układ napędowy
Elektryczny układ napędowy składa się z modułu energoelektronicznego (przetwornicy) i silnika elektrycznego. Silnik elektryczny to synchroniczna lub asynchroniczna maszyna elektryczna, która zasilana jest z przetwornicy w taki sposób, aby uzyskać wymagany moment obrotowy. Ponieważ napęd elektryczny ma dużą moc znamionową (około 100 kW), napięcie robocze może sięgać nawet 450 V. W przemyśle motoryzacyjnym używane są określenia „wysokie napięcie” i „wysokie napięcie”. układ elektryczny Wysokie napięcie." Układ elektryczny wysokiego napięcia jest odizolowany od masy pojazdu.
Kiedy samochód hamuje, silnik elektryczny przełącza się w tryb generatora i wytwarza prąd elektryczny. Energia elektryczna magazynowana jest w akumulatorze trakcyjnym.
Za pomocą konwertera wysokie napięcie prądu stałego jest przekształcane na wielofazowe napięcie przemienne, którego amplituda jest regulowana w zależności od wymaganego momentu obrotowego. Z reguły przetwornice ze stopniami wyjściowymi opartymi na tranzystorach bipolarnych z izolowaną bramką ( IGBT).
Akumulator trakcyjny
W zależności od stopnia hybrydyzacji stosuje się akumulatory o dużej pojemności lub wysokoenergetyczne o napięciu od 150 do 400 V. W akumulatorze o dużej pojemności stosuje się akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe lub litowo-jonowe, natomiast w akumulatorach wysokoenergetycznych. akumulatory litowo-jonowe. System monitorowania akumulatora trakcyjnego monitoruje stan naładowania i pojemność akumulatora.
Przetwornica DC/DC do akumulatora trakcyjnego
Przetwornica napięcia stałego akumulatora trakcyjnego reguluje prąd ładowania akumulatora trakcyjnego oraz prąd wyjściowy (do 300 A ) . Niektóre konfiguracje systemu umożliwiają obejście się bez tego konwertera.
Przetwornik napięcia prądu stałego akumulatora ogniwa paliwowego
Kolejną przetwornicą DC-DC jest przetwornica napięcia akumulatora ogniwa paliwowego, która reguluje prąd wyjściowy do 500 A. Niektóre konfiguracje systemów nie wymagają tego przetwornicy.
Przetwornica napięcia stałego 12 V
Podobnie jak pojazdy konwencjonalne, pojazdy napędzane ogniwami paliwowymi są wyposażone w układ elektryczny o napięciu 12 V. Napięcie 12 V jest przekształcane z wysokiego napięcia. W tym celu wykorzystuje się przetwornicę DC-DC połączoną pomiędzy obydwoma układami. Ze względów bezpieczeństwa konwerter jest odizolowany galwanicznie. Działa jednokierunkowo lub dwukierunkowo i ma moc znamionową do 3 kW.
Perspektywy systemów napędowych wykorzystujących ogniwa paliwowe
Układy napędowe oparte na ogniwach paliwowych wykazały już swoją przydatność w codziennym użytkowaniu. Jednakże w przypadku zastosowań komercyjnych w samochodowych układach napędowych ogniwa paliwowe muszą zostać udoskonalone pod względem wydajności i wykonalności produkcji masowej.
Uproszczenie systemu skutkuje zmniejszeniem kosztów i zwiększeniem niezawodności. Jednym z kierunków jest rozwój nowych membran polimerowych do ogniw paliwowych, które nie wymagają nawilżania gazów powstających podczas reakcji, a jednocześnie pozwalają na podniesienie temperatury pracy.
Ponadto konieczne jest znaczne obniżenie kosztów wszystkich komponentów. Pod tym względem istnieje duży potencjał zmniejszenia ilości platyny w warstwie katalitycznej ogniwa paliwowego.
W następnym artykule opowiem
.
Starożytny Arsenał to jedno z pobocznych zadań gry Horizon Zero Dawn. Zaczyna się, gdy znajdziesz swojego pierwszego ogniwo paliwowe lub tajny bunkier ze zbroją wykonaną z Ultratkaniny (Tkacz Tarcz). Aby go ukończyć, musisz znaleźć wszystkie ogniwa paliwowe, rozwiązać zagadki w bunkrze i zabrać zbroję. W tym poradniku pokażemy Ci jak ukończyć zadanie Starożytny Arsenał w Horizon Zero Dawn.
Lokalizacja „Starożytnego Arsenału”
Bunkier pancerny znajduje się po wschodniej stronie mapy, w Ruinach, na południowy zachód od obszaru Rycerzy i na północny zachód od Kupca. Znajdziesz je wspinając się po skałach. Na górze zeskocz do dziury, nie bój się, tam będzie woda. Jeśli polowałeś Metalowe kwiaty, to powinieneś już wiedzieć o lokalizacji Starożytny Arsenał. To to samo miejsce.
 |  |
Jak odblokować zbroję Starożytnego Arsenału
Będziesz musiał zebrać 5 ogniw paliwowych aktywować hololocki i rozwiązywać zagadki. Wszystkie z nich odnajduje się podczas przechodzenia głównych misji, za wyjątkiem pierwszej. Jeśli przegapisz je za pierwszym razem, możesz do nich wrócić później. Pojawiają się jako zielone ikony, gdy jesteś w pobliżu, a wszystkie można znaleźć w starych bunkrach i ruinach.
Ogniwo paliwowe nr 1: Pierwszy element znajduje się w bunkrze już na samym początku gry, gdzie Aloy odnajduje swój wizjer. Nie będziesz w stanie się do tego dostać, póki Aloy jest dzieckiem. Można to zrobić podczas drugiej wizyty. Poszukaj blokujących formacji stalaktytów wejście. Można je rozbić włócznią.
 |  |
Ogniwo paliwowe nr 2: Można ją znaleźć w Paszczy Góry Wielka Matka. To tutaj Aloy budzi się po utracie całego swojego ekwipunku po zadaniu Inicjacja. Lokalizacja przedmiotu znajduje się w tym samym miejscu, w którym znalazłeś swój sprzęt. Poszukaj zamkniętych drzwi, na lewo od nich znajduje się mała dziura, do której możesz wejść. Przeczołgaj się po nim i zabierz drugi element.
 |  |
Ogniwo paliwowe nr 3: Przedmiot ten można znaleźć w ruinach Skarb Śmierci w północno-wschodniej części mapy. Za drzwiami z trzema hololokami zbadaj szufladę, by znaleźć przedmiot.
 |  |
Ogniwo paliwowe nr 4: Znajdź ten przedmiot w zadaniu Limit mistrza. To misja, która kończy się, gdy Aloy znajdzie się w zniszczonej sali konferencyjnej, gdy dowie się o pochodzeniu maszyn. Spójrz na wschód od stołu. Zobaczysz skałę, na którą możesz się wspiąć. Idź dalej w górę, aż znajdziesz czwarty element.
 |  |
Ogniwo paliwowe nr 5: Możesz podjąć się jego zadania Upadła Góra w ruinach Premier wesoły. Po rozmowie w warsztacie z Ciszą, za drzwiami zejdź szybem, gdy wyjdziesz z jaskini, po lewej stronie znajduje się sekretna ścieżka, którą możesz dostać się do tunelu w górach. Idź tam, aż zobaczysz półkę z ostatnim ogniwem paliwowym.
 |  |  |
Odblokowanie starożytnego arsenału
Kiedy już zdobędziesz wszystkie ogniwa paliwowe, wróć do ruin, w których znalazłeś zbroję. Włóż pierwsze dwa ogniwa paliwowe do hololoków. Podpowiedź dotyczącą odblokowania drzwi widać na terminalu po prawej stronie. Kod wskazuje godzinę w formacie 24-godzinnym. Obróć zamki w następującej kolejności: w górę, Prawidłowy, w dół, lewy, w górę.
Ogniwo paliwowe to urządzenie, które efektywnie wytwarza ciepło i Waszyngton w wyniku reakcji elektrochemicznej i wykorzystania paliwa bogatego w wodór. Zasada działania jest podobna do zasady działania baterii. Strukturalnie ogniwo paliwowe jest reprezentowane przez elektrolit. Co w tym takiego specjalnego? W przeciwieństwie do akumulatorów, wodorowe ogniwa paliwowe nie kumulują się energia elektryczna, nie wymagają prądu do ładowania i nie rozładowują się. Ogniwa nadal wytwarzają energię elektryczną, dopóki mają dopływ powietrza i paliwa.
Osobliwości
Różnica między ogniwami paliwowymi a innymi generatorami prądu polega na tym, że nie spalają one paliwa podczas pracy. Dzięki tej funkcji nie wymagają wirników wysokociśnieniowych i nie emitują głośnego hałasu ani wibracji. Energia elektryczna w ogniwach paliwowych wytwarzana jest w wyniku cichej reakcji elektrochemicznej. Energia chemiczna paliwa w takich urządzeniach zamieniana jest bezpośrednio na wodę, ciepło i energię elektryczną.
Ogniwa paliwowe są bardzo wydajne i nie wytwarzają duża ilość gazy cieplarniane. Produktem emisji podczas pracy ogniwa jest niewielka ilość wody w postaci pary wodnej dwutlenek węgla, który nie jest uwalniany, jeśli jako paliwo stosowany jest czysty wodór.
Historia wyglądu
W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych rosnące zapotrzebowanie NASA na źródła energii na potrzeby długoterminowych misji kosmicznych spowodowało jedno z najważniejszych wyzwań dla istniejących wówczas ogniw paliwowych. Ogniwa alkaliczne wykorzystują jako paliwo tlen i wodór, które w wyniku reakcji elektrochemicznej przekształcają się w produkty uboczne przydatne podczas lotów kosmicznych – energię elektryczną, wodę i ciepło.
Ogniwa paliwowe odkryto po raz pierwszy na początku XIX wieku – w 1838 roku. W tym samym czasie pojawiły się pierwsze informacje o ich skuteczności.
Prace nad ogniwami paliwowymi wykorzystującymi elektrolity alkaliczne rozpoczęły się pod koniec lat trzydziestych XX wieku. Ogniwa z niklowanymi elektrodami pod spodem wysokie ciśnienie wynaleziono dopiero w 1939 r. Podczas II wojny światowej dla brytyjskich okrętów podwodnych opracowano ogniwa paliwowe składające się z ogniw alkalicznych o średnicy około 25 centymetrów.
Zainteresowanie nimi wzrosło w latach 50.-80. XX wieku, charakteryzujących się niedoborem paliwa naftowego. Kraje na całym świecie zaczęły zajmować się zanieczyszczeniem powietrza i kwestiami środowiskowymi, starając się rozwijać przyjazne dla środowiska bezpieczne sposoby odbieranie prądu. Technologia produkcji ogniw paliwowych znajduje się obecnie w fazie aktywnego rozwoju.
Zasada działania
Ciepło i prąd powstają w ogniwach paliwowych w wyniku reakcji elektrochemicznej z udziałem katody, anody i elektrolitu.
Katoda i anoda są oddzielone elektrolitem przewodzącym protony. Po dotarciu tlenu do katody i wodoru do anody rozpoczyna się reakcja chemiczna, w wyniku czego powstaje ciepło, prąd i woda.
Dysocjuje na katalizatorze anodowym, co prowadzi do utraty elektronów. Jony wodoru dostają się do katody przez elektrolit, a jednocześnie elektrony przechodzą przez warstwę zewnętrzną sieć elektryczna i wytwarzają prąd stały, który służy do zasilania sprzętu. Cząsteczka tlenu na katalizatorze katodowym łączy się z elektronem i przychodzącym protonem, ostatecznie tworząc wodę, która jest jedynym produktem reakcji.
Typy
Wybór konkretnego typu ogniwa paliwowego zależy od jego zastosowania. Wszystkie ogniwa paliwowe dzielą się na dwie główne kategorie – wysokotemperaturowe i niskotemperaturowe. Te ostatnie wykorzystują jako paliwo czysty wodór. Urządzenia takie zazwyczaj wymagają przetworzenia paliwa pierwotnego na czysty wodór. Proces odbywa się przy użyciu specjalnego sprzętu.
Wysokotemperaturowe ogniwa paliwowe tego nie potrzebują, ponieważ przetwarzają paliwo w temperaturze podwyższone temperatury, co eliminuje konieczność tworzenia infrastruktury wodorowej.
Zasada działania wodorowych ogniw paliwowych opiera się na przemianie energii chemicznej w energię elektryczną bez nieefektywnych procesów spalania oraz przemianie energii cieplnej w energię mechaniczną.
Ogólne pojęcia
Wodorowe ogniwa paliwowe to urządzenia elektrochemiczne wytwarzające energię elektryczną w drodze wysoce wydajnego „zimnego” spalania paliwa. Istnieje kilka rodzajów takich urządzeń. Za najbardziej obiecującą technologię uważa się ogniwa paliwowe wodorowo-powietrzne wyposażone w membranę do wymiany protonów PEMFC.
Membrana polimerowa przewodząca protony ma na celu oddzielenie dwóch elektrod - katody i anody. Każdy z nich jest reprezentowany przez matrycę węglową z osadzonym na niej katalizatorem. dysocjuje na katalizatorze anodowym, oddając elektrony. Kationy są przewodzone do katody przez membranę, ale elektrony są przenoszone do obwodu zewnętrznego, ponieważ membrana nie jest zaprojektowana do przenoszenia elektronów.
Cząsteczka tlenu na katalizatorze katodowym łączy się z elektronem z obwodu elektrycznego i przychodzącym protonem, ostatecznie tworząc wodę, która jest jedynym produktem reakcji.
Wodorowe ogniwa paliwowe służą do produkcji zespołów membranowo-elektrodowych, które pełnią rolę głównych elementów wytwórczych systemu energetycznego.
Zalety wodorowych ogniw paliwowych
Wśród nich są:
- Zwiększony ciepło właściwe.
- Szeroki zakres temperatur działanie.
- Żadnych wibracji, hałasu i plam cieplnych.
- Niezawodność zimnego rozruchu.
- Brak samorozładowania, co zapewnia długotrwałe magazynowanie energii.
- Nieograniczona autonomia dzięki możliwości regulacji energochłonności poprzez zmianę ilości wkładów paliwowych.
- Zapewnienie praktycznie dowolnej energochłonności poprzez zmianę pojemności magazynowania wodoru.
- Długoterminowe działanie.
- Cicha i przyjazna dla środowiska praca.
- Wysoki poziom intensywność energii.
- Tolerancja na obce zanieczyszczenia w wodorze.
Zakres zastosowania
Dzięki wysoka wydajność Wodorowe ogniwa paliwowe znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach:
- Przenośny ładowarki.
- Systemy zasilania bezzałogowych statków powietrznych.
- Źródła bezprzerwowe zasilanie.
- Inne urządzenia i sprzęt.
Perspektywy energetyki wodorowej
Powszechne zastosowanie ogniw paliwowych na nadtlenek wodoru będzie możliwe dopiero po stworzeniu skutecznej metody produkcji wodoru. Aby wprowadzić technologię do aktywne użytkowanie Potrzebne są nowe pomysły, przy czym duże nadzieje pokłada się w koncepcji ogniw biopaliwowych i nanotechnologii. Niektóre firmy stosunkowo niedawno wypuściły na rynek skuteczne katalizatory oparte na różne metale, w tym samym czasie pojawiła się informacja o stworzeniu ogniw paliwowych bez membran, co pozwoliło znacznie obniżyć koszty produkcji i uprościć konstrukcję podobne urządzenia. Zalety i właściwości wodorowych ogniw paliwowych nie przeważają nad ich główną wadą - wysokim kosztem, szczególnie w porównaniu z urządzeniami węglowodorowymi. Na utworzenie jednej elektrowni wodorowej potrzeba minimum 500 tys. dolarów.
Jak złożyć wodorowe ogniwo paliwowe?
Ogniwo paliwowe o małej mocy, możesz go stworzyć samodzielnie w zwykłym domowym lub szkolnym laboratorium. Wykorzystane materiały to stara maska gazowa, kawałki plexi, roztwór wodny alkohol etylowy i zasady.
Korpus wodorowego ogniwa paliwowego jest tworzony własnymi rękami z plexi o grubości co najmniej pięciu milimetrów. Przegrody między przedziałami mogą być cieńsze - około 3 milimetry. Pleksiglas skleja się specjalnym klejem na bazie chloroformu lub dichloroetanu i wiórami plexi. Wszystkie prace są wykonywane tylko przy pracującym kapturze.
W zewnętrznej ścianie obudowy wierci się otwór o średnicy 5-6 centymetrów, w który wkłada się gumowy korek i szklaną rurkę spustową. Węgiel aktywny z maski gazowej wlewany jest do drugiej i czwartej komory obudowy ogniwa paliwowego – posłuży on jako elektroda.
W pierwszej komorze paliwo będzie krążyć, natomiast piąta wypełniona będzie powietrzem, z którego będzie dostarczany tlen. Elektrolit wlany pomiędzy elektrody jest impregnowany roztworem parafiny i benzyny, aby zapobiec przedostawaniu się go do komory powietrznej. Na warstwie węgla układane są miedziane płytki z przylutowanymi do nich drutami, przez które będzie odprowadzany prąd.
Zmontowane wodorowe ogniwo paliwowe ładuje się wódką rozcieńczoną wodą w stosunku 1:1. Do powstałej mieszaniny ostrożnie dodaje się żrący potas: 70 gramów potasu rozpuścić w 200 gramach wody.
Przed badaniem wodorowego ogniwa paliwowego do pierwszej komory wlewa się paliwo, a do trzeciej elektrolit. Wskazania woltomierza podłączonego do elektrod powinny wahać się od 0,7 do 0,9 wolta. Aby zapewnić ciągłą pracę elementu, należy usunąć zużyte paliwo, a nowe przelać przez gumową rurkę. Naciskając rurkę reguluje się ilość podawanego paliwa. Takie wodorowe ogniwa paliwowe, montowane w domu, mają niewielką moc.