Альтернативная энергетика и энергосбережение
1,419,778
7,392
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 30 мар 2016 16:03:36 |
Тред №1078103
новая дискуссия Дискуссия 316Какая то очередная вундерфляй.
Цитата: ЦитатаПо словам ученого, преимуществами подобных установок являются их "всеядность" и экологичность. "Исходным топливом может служить все, что угодно: природный газ, метан, дизель, уголь, древесина, торф, стружка, отходы сельхозпроизводства. Энергоустановки на ТОТЭ экологически чистые, так как продукт сгорания водорода - обычная вода. У нас уже есть экспериментальный образец, который успешно проходит испытания с максимальной мощностью 2,5 кВт. Согласно проекту, новая установка будет более энергоэффективной с максимальной мощностью до 5кВт. В рамках станции катодной защиты такие источники используются впервые в мире", - добавил Зайков.
ТОТЭ работает на водороде, но водород то нужно сначала добыть газа, дизеля, угля? и т.д. и какие при этом будут отходы?
Какой робот будет собирать уголь, торф, дрова и совать его в топку?
А не проще, в этом случае, как раз использовать ветер и солнце?
ОТВЕТЫ (16)
|
sign ( Слушатель ) |
| 30 мар 2016 17:19:57 |
Цитата: ДядяВася от 30.03.2016 14:03:36
В качестве топлива могут быть использованы водород и любые углеводороды.
|
|
sign ( Слушатель ) |
| 30 мар 2016 20:41:27 |
Цитата: ДядяВася от 30.03.2016 16:55:40
http://www.tehnoomsk.ru/node/1978
Как говорят сами разработчики, ТОТЭ конструктивно прост: в одном корпусе собрано несколько слоёв твердооксидных топливных элементов. У каждого элемента есть анод и катод, со стороны анода к нему подведено топливо, а со стороны катода – воздух. Сообщается, что для твердооксидного топливного элемента годятся разные виды топлива от чистого водорода до угарного газа и различных углеводородных соединений. В результате реакций, протекающих на аноде и катоде, расходуется кислород и топливо, а также создается ток ионов между электродами. Когда батарея встроена в электрическую цепь, в той начинает течь ток.
Сложность, с которой столкнулись создатели этой технологии, заключается в необходимости высоких температур (рабочая температура новой русской большой промышленной «батарейки» - 850 градусов Цельсия). Поэтому процесс первого запуска пока состоит из примерно 10-часового разогрева генератора, но зато потом он работает несколько лет. В связи с особенностью технологии были проведены серьезные изыскания в области материалов: разработчикам самим пришлось многое создать самостоятельно и обкатать на опытных образцах. Сейчас имеются отработанные технологии небольших батарей на 50 ватт, на очереди – более крупные –до 2 кВт. Как рассказывается в одной из публикаций о проекте, пластины внутри батареи состоят из 7 слоев каждая. По два слоя на катоде и аноде катализируют реакцию и пропускают электроны, керамическая прослойка между ними изолирует разные среды (воздух и топливо), но пропускает заряженные ионы кислорода. При этом сама мембрана достаточно прочная (керамика такой толщины очень легко повреждается), поэтому она сама состоит из трёх слоёв: центральный даёт необходимые физические свойства – высокую ионную проводимость, – а нанесённые с двух сторон дополнительные слои придают механическую прочность. При этом на выходе один топливный элемент получается не более 200 микрон толщиной…
|
basilevs ( Слушатель ) |
| 30 мар 2016 19:28:16 |
Цитата: ДядяВася от 30.03.2016 14:03:36
Да этому вундервафлю уже сто лет в обед. Очень хорошая вещь. Жрёт на входе любые углеводороды. КПД (электрический) до 60%. Только большая, тяжёлая и жутко дорогая. Ценник на киловатт установленной мощности - адский. Есть серийные установки на этой технологии малой мощности. Например, Bloom Energy делает.
Вот пример их машинки: http://www.bloomenergy.com/fuel-cell/es5-data-sheet/
Но ценник...
|
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 30 мар 2016 20:48:03 |
Цитата: basilevs от 30.03.2016 17:28:16
Ну, вундервафлю из ссылки не очень то и простая, и любые углеводороды ей не по зубам, поскольку, как сказано, она работает на метане.
Посмотрев короткий ролик, оттуда же Ссылка и порывшись в инете, пришёл к выводу, что:
1. На поверхности анода идёт каталитический паровая конверсия метана - Ссылка, т.е.:
CH4 + H2O = CO + 3H2 — реакция парового риформинга;
СО + H2O = CO2 + H2 — реакция конверсии СО
2. И вот этот образовавшийся водород вступает в э.х. реакцию с кислородом и вырабатывает электричество и водяной пар, который опять вступает в дело, по вышеприведённым реакциям.
3. Поскольку на аноде конверсия каталитическая (обычно на основе никеля), то ей категорически противопоказана сера, т.е. на входе газ нужно чистить от серы.
4. Вундервафлю быстро (как дизель) не заведёшь, поскольку рабочая температура ячейки 800оС, да и газа на это требуется не мало, поскольку конверсия - реакция экзотермическая и нужен тщательный контроль и регулирование процесса.
5. Дровами, торфом, соляркой и углём систему кормить нельзя.
6. Вот поэтому система такая тяжёлая и дорогая.
ИМХО
ЗЫ. Пока писал пост, появилось ещё одно описание детского уровня. Ну да, подаём топливо, однако на рисунке показан водород ( и на выходе остатки топлива, это как понимать?), а как топливо в водород превращается за рамками технологии. А в этом вся соль, т.к. топливные водородные элементы известны со времён царя гороха, однако до ума доводят только сейчас.
|
|
basilevs ( Слушатель ) |
| 30 мар 2016 21:15:49 |
Цитата: ДядяВася от 30.03.2016 18:48:03
Да, обычно ТОТЭ (SOFC) топят либо метаном, либо пропаном-бутаном. Возможно, можно и жидкими топить, но не встречал такого. Серы, свинца - не любят. Хотя вон, в дизелях датчики кислорода (ТОТЭ по своей сути) стоят, и ничего, не жужжат. Но по сравнению с мембранными топливными элементами - очень живучи и надёжны. Ну и поскольку это топливный элемент, а не тепловая машина - ограничения цикла Карно не действуют и получаем электрический КПД до 60%.
Но удельная мощность низкая, керамика дорогая. Отсюда огромный размер, вес и цена. Используется только в стационарной энергетике, да и то ограниченно из-за цены.
|
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 31 мар 2016 00:08:53 |
Цитата: basilevs от 30.03.2016 19:15:49
Датчики кислорода не каким образом ни ТОТЭ. Это гальванические элементы с твёрдым электролитом, которые вырабатывают ЭДС благодаря разности концентраций кислорода на входе и выходе ДВС. Выходные токи, там дай бог, десятые доли мкА.
КПД ТОТЭ (по крайней мере, тот, который по ссылке) определяется тем, что часть газа идёт на подогрев этой штуки, т.к. конверсия метана процесс эндотермический, т.е. идёт с поглощением тепла.
|
ILPetr ( Слушатель ) |
| 31 мар 2016 08:42:45 |
Цитата: ДядяВася от 30.03.2016 22:08:53
Принципиальная ошибка. ЭДС они вырабатывают из-за наличия кислорода с одной стороны твердого электролита и топлива - СО (или водорода) с другой. Лямбда зонд на циркониевой керамике - это чистый топливный элемент. (При появлении свободного кислорода в выхлопных газах просто процесс окисления СО до СО2 на платиновом электроде, который одновременно является катализатором, становится энергетически выгодным за счет свободного кислорода, чем через диффузию ионов кислорода через электролит, в результате элемент "шунтируется". Закон сохранения энергии никто не отменял - если зонд вырабатывает некую электрическую мощность, то обязательно должен быть процесс окисления, так сказать, химическая мощность "на входе".) Поэтому, собственно, при наличии свободного кислорода в выхлопных газах ЭДС зонда близка к 0, а при отсутствии его в выхлопных газах примерно 2 вольта.
|
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 31 мар 2016 20:46:31 |
Цитата: ILPetr от 31.03.2016 06:42:45
Прежде чем делать столь категоричные выводы, недостаточно прочитать одну статью из ВИКИ. Не всё так однозначно. Глубже нужно рыть.
Во первых, чисто формально, автор статьи не прав. Датчик назвали именно кислородным поскольку он измеряет разность концентраций кислорода между "входом и выходом". В противном случае его бы обозвали датчиком СО, NO, Н2, солярки, бензина, сажи и др.
Для просвещения почитайте, например, Лямда зонды. Оттуда:
Его суть заключается в том, что за счет разного парциального давления (вследствие разной концентрации) кислорода в атмосфере и в отработанных газах его ионы перемещаются и создают разность потенциалов. Подробное описание этих процессов выходит за рамки этого издания.
Зависимость выходного напряжения кислородного датчика от разницы содержания кислорода в отработавших газах и атмосфере описывается следующей формулой.
Где: R – газовая постоянная, T – абсолютная температура, F - постоянная Фарадея, PО2 - парциальное давление кислорода в атмосфере, PO2′ - парциальное давление кислорода в отработавших газах. Необходимо отметить, что платиново-циркониевый элемент находится в одном ряду с другими гальваническими элементами, вырабатывающими напряжение в зависимости от разницы освещенности, давления или температуры. Особо следует отметить то, что процесс является обратимым. То есть, если при разной концентрации кислорода у электродов напряжение вырабатывается, то прикладывание напряжения вызывает перемещение ионов кислорода в твердом электролите. Это явление нашло свое применение при дальнейшем совершенствовании датчиков кислорода.
Цитата: ILPetr от 31.03.2016 06:42:45
Вы не правы, окисление для создания ЭДС совершенно не обязательно. Достаточно и иметь разность активностей ионов по разную сторону мембраны. Если интересуетесь, почитайте Ионселективные электроды. Можете даже купить Ссылка. Да Вы, наверное, даже слышали про измерение рН стеклянными электродами. Так вот, там никаких окислений-восстановлений нет, а электричество вырабатывают. Мистика.
|
|
ILPetr ( Слушатель ) |
| 01 апр 2016 12:48:31 |
Цитата: ДядяВася от 31.03.2016 18:46:31
Товарищ Лещенко В.П. начисто упустил куда же деваются ионы кислорода, проникшие через электролит с "воздушной" стороны на "выхлопную".
А деться им, кроме химической реакции с молекулой СО и образования СО2 некуда. (Ну или СН с дальнейшим окислением до Н2О и СО2. Все же остальное им описанное - это тот самый топливный элемент", вид сбоку. Точнее - частный вид исключительно на процесс переноса ионов, освобожденный от вопросов их появления и исчезновения. Если Вы "приложите" трактовку товарища Лещенко к любому топливному элементу, то в его электролите будет проходить именно процесс "по Лещенко".
|
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 01 апр 2016 17:32:25 |
Цитата: ILPetr от 01.04.2016 10:48:31
Понятно, ссылки не читаем, учиться не хотим. Ваше право. Но глупости писать то не надо.
А, сегодня 1 апреля. Шутку понял.
ЗЫ. Плюсик по ошибке поставил. Извините.
|
|
ILPetr ( Слушатель ) |
| 01 апр 2016 17:46:54 |
Цитата: ДядяВася от 01.04.2016 15:32:25
Ну да, о товарище Лещинко и Автоликбезе я помню...
Вам самому не смешно такие необоснованные заявления делать?
|
|
basilevs ( Слушатель ) |
| 30 мар 2016 21:26:15 |
Цитата: ДядяВася от 30.03.2016 18:48:03
Кстати, давеча вышла серийная водородная машина от Тойоты на мембранных топливных элементах. Посмотрим, как она себя на практике покажет.
https://ssl.toyota.com/mirai/
|
|
basilevs ( Слушатель ) |
| 31 мар 2016 00:28:45 |
Цитата: ДядяВася от 30.03.2016 22:19:06
При этом стоит она нереальных $58 тысяч в США за штуку. Топливный элемент - очень дорогое удовольствие. Хотя дешевле Теслы всё равно выходит.