Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
FUEL CELL PowerPoint Presentation

FUEL CELL

262 Vues Download Presentation
Télécharger la présentation

FUEL CELL

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. FUEL CELL Ivan Cvrk, 3.ENE.ET

  2. Sadržaj • Povijesni razvoj • Princip rada gorivih ćelija • Podjela gorivih ćelija • Stacionarne gorive ćelije • Mobilne gorive ćelije • Prenosive gorive ćelije

  3. Povijesni razvoj

  4. 1839. William R. Grove otkrio da se elektrokemijskim spajanjem vodika i kisika dobiva električna struja. • svoje eksperimente je opisao 1842. i gorivu ćeliju naziva voltina plinska baterija

  5. 1889. L. Mond i C. Langer unaprijedili su gorivu ćeliju dodajući između elektroda poroznu vodljivu membranu krajem XIX stoljeća uvode naziv goriva ćelija 1932. F.T. Bacon smišlja tehnički upotrebljiva rješenja sredinom 50-tih godina proizvode se prve gorive ćelije za pogon malih električnih uređaja sredinom 60-tih godina započela je upotreba gorivih ćelija u svemirskim letjelicama

  6. Allis-Chalmers Fuel Cell Powered Tractor, 1959. First fuel cell powered vehicle in the world. • Allis-Chalmers Fuel Cell Golf Cart, 1962. The fuel cell provided 4kWe of continous power • Alkali fuel cell motorbike, 1967 • PEM fuel cells in Gemini VII spacecraft, 1965.

  7. Tim za razvoj 5kW ćelije s fosfornom kiselinom , 1965 • Pratt & Whitney slažu alkalijsku ćeliju za Apollo projekt, 1964

  8. Princip rada gorive ćelije

  9. gorive ćelijeili gorivi članci(eng. fuel cells, njem. Brennstoffzellen) su elektrokemijski pretvarači energije koji iz kemijske energije goriva izravno, bez pokretnih dijelova i izgaranja, proizvode električnu (i toplinsku) energiju. • Sam naziv 'gorive' pri tome pomalo zavarava jer u njima ništa ne gori. • Po svome su načelu rada gorive ćelije slične baterijama, ali za razliku od njih, gorive ćelije zahtijevaju stalan dovod goriva i kisika. • Gorivo može biti vodik, sintetski plin (smjesa vodika i ugljičnog dioksida), prirodni plin ili metanol. • Produkti njihove reakcije s kisikom su voda, električna struja i toplina, pri čemu je cijeli proces, zapravo, suprotan procesu elektrolize vode.

  10. Anoda je pozitivna elektroda na kojoj se odvija reakcija oksidacije (gubljenje elektrona). • Katoda je negativna elektroda u elektrolitičkoj ćeliji na kojoj se odvija reakcija redukcije (primanje elektrona) kad kroz ćeliju teče struja.

  11. + + + + + + + + e e e e e e e e 2 ANODA ELEKTROLIT KATODA KATALIZATOR KATALIZATOR H2

  12. Prednosti • visoka energetska vrijednost • obnovljive i neograničene količine dostupne u spojevima • u reakciji s kisikom ne proizvodi štetne tvari, jer je produkt izgaranja voda • neotrovan je i ne zagađuje okoliš • cjevovodima se može razvoditi na daljinu • lakše skladištenje i čuvanje u odnosu na električnu energiju

  13. Nedostaci • proizvodnja i dobivanje vodika • transport i skladištenje • sigurnost (osobito u prometu) • trenutno preskupo za šire tržište

  14. Podjela gorivih ćelija

  15. PREMA NAČINU RADA • Prema načinu rada gorive ćelije možemo podijeliti na: • Primarne • Sekundarne

  16. Gorive ćelije s alkalnim elektrolitom Alkaline Fuel Cell (AFC) • Gorive ćelije sa fosfornom kiselinom Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) • Gorive ćelije s polimernom membranom kao elektrolitom Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) • Gorive ćelije s rastaljenim karbonatima kao elektrolitom Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) • Gorive ćelije s čvrstim oksidima kao elektrolitom Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

  17. Gorive ćelije s alkalnim elektrolitom

  18. Nedostaci alkalnih gorivih ćelija: - visoka cijena zbog velikih količina platine - potrebna je visoka čistoća vodika i kisika zbog osjetljivosti ovog tipa gorivih ćelija na prisustvo ugljikovih spojeva Prednost alkalnih gorivih ćelija: - visoka iskoristivost Primjena i perspektive: - upotrebljavaju se u svemirskim letjelicama, a moguća je primjena u vozilima, podmornicama i stacionarnim objektima. Jedan od proizvođača ovog tipa gorivih ćelija je Zetek Power plc

  19. Space Shuttle Alkaline Fuel Cell Power Plant, tri ovakva 12kW sistema osiguravaju električnu energiju i vodu za piće u svakoj svemirskoj letjelici iz NASA-ine space shuttle flote. Proizvođač UTC Fuel Cells.

  20. Gorive ćelije sa fosfornom kiselinom (PAFC)

  21. Prednosti gorivih ćelija sa fosfornom kiselinom: - relativno dobro podnošenje prisutnosti CO i sumpora što omogućava upotrebu vodika dobivenog na mjestu eksploatacije iz metanola, benzina ili drugih ugljikovodika - dobro poznavanje problema pogona • Nedostatak gorivih ćelija sa fosfornom kiselinom: - upotreba platine kao katalizatora • Primjena i perspektive: - postoje jedinice snaga od nekoliko kilovata do par stotina kilovata - jedan od proizvođača gorivih ćelija za komercijalnu upotrebu je ONSI Corporation , čije se jedinice upotrebljavaju za opskrbu električnom energijom poslovnih  zgrada, bolnica, udaljenih objekata i sl.   - ONSI Corporation navodi da su isporučili više od 200 komada sistema PC25 snage 200 kW i da je zbir radnih sati prešao  3 400 000. - postrojenje dosad najveće snage,11 MW, je ispitivano u Japanu.

  22. Gorive ćelije s polimernom membranom kao elektrolitom (PEMFC)

  23. Prednosti gorivih ćelija sa polimernom membranom: - niska radna temperatura omogućuje mobilnu upotrebu - u odnosu na druge gorive ćelije ima relativno veliku snagu po jedinici volumena - moguća je izvedba regenerativnog sistema sa membranskim elektrolizerom koji upotrebljava istu tehnologiju • Nedostaci gorivih ćelija sa polimernom membranom: - nedovoljna količina topline za izdvajanje vodika iz metanola ili benzina - osjetljivost na prisutnost CO i sumpora u struji vodika - potrebno je ovlaživati struju vodika radi povećanja trajnosti membrane • Perspektive i primjena: - Intenzivno se radi na istraživanju minijaturnih PEMFC za mobilnu primjenu, napravljeno je više prototipova vozila - mnoge kompanije koje se bave istraživanjem i razvojem gorivih ćelija razvijaju i sisteme sa PEMFC gorivim ćelijama za opskrbu zgrada električnom energijom, jedan od takvih proizvođača je i Vaillant

  24. Intelligent Energy PEM fuel cell stacksOn display at the Hannover Fair, April 2003. Clockwise from top right: 15kW pressurised unit; 4kW pressurised unit; two 100W ambient pressure unit; and 60W ambient unit. Intelligent Energy's stacks are notable for their extremely compact size.

  25. Gorive ćelije s rastaljenim karbonatima kao elektrolitom (MCFC)

  26. Prednosti gorivih ćelija s rastaljenim karbonatioma: - mogućnost proizvodnje pare za izdvajanje vodika iz benzina ili metanola - mogućnost kogeneracije - visoka radna temperatura omogućuje direktnu upotrebu metanola kao goriva - nisu potrebni plemeniti metali kao katalizator • Nedostaci gorivih ćelija s rastaljenim karbonatima: - zbog visokih temperatura potrebni su skupi materijali - potrebno je izolirati ćeliju • Perspektive i primjena: - zbog visokih radnih temperatura predviđena je upotreba za stacionarne sisteme s iskorištenjem otpadne topline - neke kompanije koje razvijaju ovaj tip gorivih ćelija su: Fuel Cell Inc. i M-C PowerEnergy,.

  27. Gorive ćelije s čvrstim oksidima kao elektrolitom (SOFC)

  28. Prednosti gorivih ćelija s čvrstim oskidima: - nema potrebe za ovlaživanjem plinova - visoka radna temperatura smanjuje cijenu katalizatora - mogućnost kogeneracije - čvrsti elektrolit  • Nedostaci gorivih ćelija s čvrstim oskidima: - upotreba skupih keramičkih materijala - potrebna je izolacija ćelije • Perspektive i primjena: - isto kao i kod gorivih ćelija s rastaljenim karbonatima, zbog visokih radnih temperatura predviđena je upotreba za stacionarne sisteme s iskorištenjem otpadne topline - ispituju se sistemi od stotinjak kilovata - neke kompanije koje se bave istraživanjem gorivih ćelija s čvrstim oksidima su: Ceramic Fuel Cells Ltd. ,  Siemens Westinghouse,  Sulzer Hexis Ltd. .

  29. Velike stacionarne gorive ćelije

  30. Ova slika pokazuje MTU CFC HotModuel instalaciju u Essenu. • Očekuje se da će se 250kW MCFC komercijalizirati do kraja 2007. godine • Siemens Westinghouse 250kW goriva ćelija sa čvrstim oksidom. • Ovaj 250kW sistem je najveći SOFC u svijetu do danas.

  31. Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI), Japan, demonstrira 300kW BioGas postrojenje. • Ova slika pokazuje 100kW FP-100 Fuji Electric jedinicu u upotrebi

  32. Male stacionarne gorive ćelije

  33. Intelligent Energy 4kW fuel cell system. • Japan Gas Association testira sisteme raznih kompanija, uključujući Toyotu, Ebaru Ballard, Matsushitu i Sanyo

  34. Chugoku Electric Power 1kW PEM • Plug Powerov i Hondin prototip Home Energy Stationa • može proizvesti dovoljno vodika da napuni jedno vozilo svaki dan

  35. Avista Labs (PEMFC) Ebara Ballard (PEMFC) Fuel Cell Energy (MCFC) Fuel Cell Technologies(SOFC) GE Microgen (PEMFC) General Motors (PEMFC) H Power (PEMFC) Idatech (PEMFC) Matsushita Electric Industrial Co Ltd (PEMFC) UTC Fuel Cells (PAFC, PEMFC) Nuvera (PEMFC) Plug Power, Inc. (PEMFC) Proton Energy Systems (PEMFC) Sanyo Electric Co. (PEMFC) Siemens Westinghouse Power Corp. (SOFC) Teledyne Energy Systems (PEMFC) Toyota Motor Corporation (PEMFC) Neki proizvođači stacionarnih gorivih ćelija:

  36. Mobilne gorive ćelije

  37. Emission Neutral Bike (ENV) • Honda FCMC scooter • Hydrogenics/GM gorivim ćelijama pokretan viličar • Bombardier one wheel vehicle

  38. Toyota FCHV-BUS2 • Scania's Fuel Cell Bus • Mercedes-Benz Citaro Fuel Cell Bus

  39. CUTE (Clean Urban Transport for Europe) projekt • Mercedes-Benz Citaro Fuel Cell Bus • Amsterdam, London, Barcelona, Stuttgart, Peking

  40. prva potpuno automatizirana stanica za punjenje vodika na svijetu otvorena je u svibnju 1999. u münchenskoj zračnoj luci Stanice za punjenje vodikom