Водородная энергетика презентация

Водородный транспорт — это различные транспортные средства, использующие в качестве топлива водород. Это могут быть транспортные средства как с двигателями внутреннего сгорания, с газотурбинными двигателями, так и с водородными топливными элементами. Водородный транспорт — это различные транспортные средства, использующие в качестве топлива водород. Это могут быть транспортные средства как с двигателями внутреннего сгорания, с газотурбинными двигателями, так и с водородными топливными элементами.

Одной из разновидностей топливного элемента, представляющего собой химический источник тока, в котором осуществляется непрерывная подача активных веществ извне в зону электрохимической реакции, является водородно-кислородный топливный элемент, работающий при обычных или слегка повышенных температурах с применение водных электролитов. Одной из разновидностей топливного элемента, представляющего собой химический источник тока, в котором осуществляется непрерывная подача активных веществ извне в зону электрохимической реакции, является водородно-кислородный топливный элемент, работающий при обычных или слегка повышенных температурах с применение водных электролитов. Элементы этого типа характеризуются наличием изготовленных из соответствующих электропроводящих материалов (уголь, никель и др.) пористых электродов, которые частично пропитаны электролитом, но сохраняют газопроницаемость. Из известных видов ВКТЭА наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ВКТЭА, содержащий водородный газодиффузионный электрод с водородной камерой, воздушный газодиффузионный электрод с воздушной камерой, электролит, расположенный между водородным и воздушным электродами, и емкость для хранения водорода, заполненная металлогидридным сплавом. Использование воздуха в качестве окислителя и металлогидрида в качестве накопителя водорода позволяет существенно повысить удельные характеристики ВКТЭА за счет исключения кислородной емкости и снижения рабочего давления в водородной емкости. Недостаток указанного известного ВКТЭА связан с низкой обратимостью воздушного электрода при циклировании, что приводит к снижению ресурса.

Данное изобретение может осуществляться в двух вариантах, причем в обоих используется загущенный электролит. В первом варианте оба электрода выполняются однослойными, частично пропитываются электролитом и работают без перепада; во втором же варианте, только один электрод, а именно кислородный (воздушный), делается однослойным, частично пропитывается электролитом и работает без перепада давления (в частности, с использованием свободной циркуляции воздуха), второй же электрод (водородный) выполняется двухслойным с пропитанным электролитом мелкопористым слоем, и работает с перепадом давления, под действием которого электролит вытесняется из крупнопористого слоя (т- е. так же, как это делается в других известных типах элементов). Данное изобретение может осуществляться в двух вариантах, причем в обоих используется загущенный электролит. В первом варианте оба электрода выполняются однослойными, частично пропитываются электролитом и работают без перепада; во втором же варианте, только один электрод, а именно кислородный (воздушный), делается однослойным, частично пропитывается электролитом и работает без перепада давления (в частности, с использованием свободной циркуляции воздуха), второй же электрод (водородный) выполняется двухслойным с пропитанным электролитом мелкопористым слоем, и работает с перепадом давления, под действием которого электролит вытесняется из крупнопористого слоя (т- е. так же, как это делается в других известных типах элементов).

Топливный элемент — электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне — в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного в гальваническом элементе или аккумуляторе. Топливный элемент — электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне — в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного в гальваническом элементе или аккумуляторе. Топливные элементы осуществляют превращение химической энергии топлива в электричество, минуя малоэффективные, идущие с большими потерями, процессы горения. Это электрохимическое устройство в результате высокоэффективного «холодного» горения топлива непосредственно вырабатывает электроэнергию.

Водородные топливные элементы устанавливаются на городской транспорт, автомобили, велосипеды, мотоциклы, скутеры, подводные лодки и другие Водородные топливные элементы устанавливаются на городской транспорт, автомобили, велосипеды, мотоциклы, скутеры, подводные лодки и другие

Первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде создал Франсуа Исаак де Риваз (англ.)русск. (1752—1828) в1806 году. Водород изобретатель производил электролизом воды. Первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде создал Франсуа Исаак де Риваз (англ.)русск. (1752—1828) в1806 году. Водород изобретатель производил электролизом воды.

Основное преимущество внедрения топливных элементов в наземные транспортные средства (например на автомобилях): предполагаемый высокий КПД. КПД современного автомобильного двигателя внутреннего сгорания достигает 35 %, а КПД водородного топливного элемента — 45 % и более. Во время испытаний автобуса на водородных топливных элементах канадской компании Ballard Power Systems был продемонстрирован КПД в 57 %. КПД классического свинцового аккумулятора выше — до 70-90 %. Но основной фактор, сдерживающий массовое производство электромобилей — дороговизна и несовершенство аккумуляторов. Также перспективным направлением является применение на гибридных и электрических автомобилях суперконденсаторов. Основное преимущество внедрения топливных элементов в наземные транспортные средства (например на автомобилях): предполагаемый высокий КПД. КПД современного автомобильного двигателя внутреннего сгорания достигает 35 %, а КПД водородного топливного элемента — 45 % и более. Во время испытаний автобуса на водородных топливных элементах канадской компании Ballard Power Systems был продемонстрирован КПД в 57 %. КПД классического свинцового аккумулятора выше — до 70-90 %. Но основной фактор, сдерживающий массовое производство электромобилей — дороговизна и несовершенство аккумуляторов. Также перспективным направлением является применение на гибридных и электрических автомобилях суперконденсаторов. На автомобилях и автобусах устанавливают, как правило, топливные элементы на протон-обменной мембране . Их основные преимущества: компактность, малый вес, низкая температура процесса.

Железнодорожные двигательные установки должны развивать довольно большую мощность, тогда как компактность железнодорожных двигательных установок менее важна чем на автомобильном транспорте. Железнодорожный транспорт представляет собой огромный рынок сбыта для силовых установок на водородных топливных элементах. В настоящее время около 60 % грузов по железной дороге во всём мире перевозят тепловозы. Еще одна выгодная возможность — построить, используя топливные элементы, локомотивы сочетающие достоинства тепловоза и электровоза (способность питаться от контактной сети на электрифицированных линиях и автономность при прохождении не электрифицированных участков). Железнодорожные двигательные установки должны развивать довольно большую мощность, тогда как компактность железнодорожных двигательных установок менее важна чем на автомобильном транспорте. Железнодорожный транспорт представляет собой огромный рынок сбыта для силовых установок на водородных топливных элементах. В настоящее время около 60 % грузов по железной дороге во всём мире перевозят тепловозы. Еще одна выгодная возможность — построить, используя топливные элементы, локомотивы сочетающие достоинства тепловоза и электровоза (способность питаться от контактной сети на электрифицированных линиях и автономность при прохождении не электрифицированных участков).

отсутствие водородной инфраструктуры (частично эту проблему можно разрешить в частности устройством домашних заправок при частных жилых домах). отсутствие водородной инфраструктуры (частично эту проблему можно разрешить в частности устройством домашних заправок при частных жилых домах). несовершенные технологии хранения водорода ; отсутствие стандартов безопасности, хранения, транспортировки, применения и т. д.; распространённые современные способы безопасного хранения водорода требуют большего объёма топливных баков, чем для бензина. Поэтому в разработанных на сегодняшний день автомобилях замена топлива на водород приводит к значительному уменьшению объёма багажника. Возможно в будущем эта проблема будет преодолена, но скорее всего за счёт некоторого увеличения габаритов легковых авто. (Для других классов автомобилей (автобусов, грузовых автомобилей, разнообразной специальных автомашин) проблема увеличения габаритов транспортного средства не столь остра. В частности на автобусах топливные элементы могут размещаться на крыше кузова, подобно тому как это делается например с троллейбусным электрооборудованием.)

Выход удалось найти – применить в качестве источника энергии водородные топливные элементы, благо, что в этой сфере в последние годы на Западе были достигнуты действительно прорывные результаты. Выход удалось найти – применить в качестве источника энергии водородные топливные элементы, благо, что в этой сфере в последние годы на Западе были достигнуты действительно прорывные результаты. Например, занимающаяся разработками в области создания водородных топливных элементов компания «Протонекс» не так давно продемонстрировала возможность увеличения продолжительности полета оснащенного такими топливными элементами БПЛА (взлетной массой около 6,3 кг) до девяти часов. Причем, как заявляют специалисты «Протонекса», топливный элемент и емкость с топливом вместе в размерах получаются меньше двухлитровой бутылки кока-колы. Правда, в случае с водородными элементами все же пришлось размещать на борту БПЛА еще и литий-ионный аккумулятор – для получения дополнительной энергии во время взлета и посадки аппарата. Сама же батарея подзаряжается в полете от водородного топливного элемента.

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделенных пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Пакет электродов помещен в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъемникам. Корпус имеет предохранительный клапан, сбрасывающий внутреннее давление при аварийных ситуациях и нарушении условий эксплуатации. Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решетку других материалов (например, в графит, окислы и соли металлов) с образованием химической связи. Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделенных пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Пакет электродов помещен в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъемникам. Корпус имеет предохранительный клапан, сбрасывающий внутреннее давление при аварийных ситуациях и нарушении условий эксплуатации. Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решетку других материалов (например, в графит, окислы и соли металлов) с образованием химической связи.