燃料电池和埃克斯波特学院

没有争论的事实,文明是前所未有的消费力量。即使有越来越多的人意识到各级节能,和所有类型的平台世界对能源的需求正在增长,对数。和技术不能够让传统能源高效和环保足以提供所有需要的人。

随着埃克斯波特学院的发展,将会有一个巨大的数量的增加动力设备——在数百亿美元,并最终数千亿美元的设备。当然,有些人会遗留的设备将加入埃克斯波特学院不改变他们的权力足迹。但将会有许多新设备,因为它们是设备在埃克斯波特学院,可以使用绿色和替代能源。即使最简单的双向通信设备需要电源。

这些设备将有各种各样的选项可供选择。一些可以使用太阳能或风能。一些从电网电力。其他人则主要候选人能量收获或燃料电池等新兴技术。然而,尽管一些能源离开小,或没有碳足迹,等化石燃料留下一个巨大的碳足迹。和很多的设备,使用化石燃料是完美的适合燃料电池发电厂之一。

为了解决这个问题,科学技术一直努力在现有的平台和开发替代技术,既满足能源需求和环保。在某些领域,如太阳能和风能,曲线在膝盖。他们是相对成熟,任何进展在这些区域通常是渐进的。但在其他领域,诸如能源收获和燃料电池,未来是光明的。他们两人有很多潜力,特别是燃料电池,这是一个高度可伸缩的能源平台。

燃料电池并不是接近新,但段的激动人心的消息来自他们的技术的进步。技术,并将继续使他们更经济、可行和有效的。但是他们真正闪耀的明星是,他们有一个无限的燃料来源——氢,和他们只花了副产品是水。许多人认为,氢燃料电池可以彻底改变能源格局的未来。

101年燃料电池
有许多不同类型的燃料电池;亚足联、PEM DMFC, MCFC PAFC,固体氧化物燃料电池(见术语表术语底部的故事)。他们都略有不同的方式运作。但总的来说,能源是由氢原子进入燃料电池阳极,在这段时间里,一个化学反应带他们的电子。氢原子的电离,并认为PEM阴极。同时,电子负载路由到分离,通常通过布线工作,提供电力。他们的旅程之后,他们结合氧气送入细胞,成为水。

不幸的是,氢不存在独特的以气体在地球上,因为它比空气轻,并逃离我们的大气层在它的自然状态。

但它是宇宙中最丰富和最简单的元素,和地球上发现,加上其他元素,这些元素丰富。

碳氢化合物就是一个例子。氢分子可以在化合物如汽油、天然气、甲醇,丙烷,煤,和许多其他人。氢也可以“养殖”水和生物量,甚至人们已经发现,某些藻类和细菌释放出气体。所以有大量的氢。面临的挑战是创建设备,可以使用它作为燃料,便宜,安全,可靠,并存储它。它的主要缺点是它的波动,使生产和存储非常具有挑战性,特别是应用不能充分控制。和最大的美中不足的是其潜在的爆炸性质在一定条件下。

如何使它
氢燃料电池的基本结构如图1所示。虽然有几个产品氢的方法,两种最常见的是蒸汽转化和电解。电解不仅可以使用水,但碱性。

图1:典型的燃料电池突破。

氢是广泛用于许多不同的产品所以农业的方法已经有了相当的了解,和成熟。因此,一旦燃料电池成为经济和大规模部署的技术障碍是克服,氢动力引擎将从根本上改变格局。

今天的氢来自在CPI,蒸汽重整是最主要的技术生产氢。这技术,有两个方法在和信噪比。

的作品结合阶梯短环到超级扁环甲烷和水蒸气。鼻中隔黏膜下切除术后信噪比类似的工作,但只显示。使用高温,适度的压力,蒸汽和甲烷(或石脑油)结合在catalyst-filled管生成合成气。蒸汽和碳氢化合物进入反应堆为原料,生成氢气和二氧化碳的过程。甲烷化合物的吸热的化学反应为:

这些反应产生氢气,然后被捕。还有其他的标准来维持反应,如热。

电解是第二代氢气的主要方法。水和碱性是相似的,所以水的方法。该方法通过一个电流通过水,产生的氢分解水分子通过反应过程。

这是如何工作的,目前进入通过阴极电解装置,通过阳极的水。这个过程发展氢,然后收集阴极。收集氧气生成阳极。它是一个相对简单的给出的反应:

从本质上说,燃料电池发电像电池一样,从内部化学反应。但是,与电池,控制有特殊要求,处理和安全。

坏
但大多数商业使用电池爆炸的概率很低。氢是更不稳定。这并不是说电池,不受爆炸和火灾(特别是锂),但这样的事件几乎总是发生在滥用条件下。与氢,会发生爆炸是内在的潜力,在正常情况下因为氢放弃其电子很容易。虽然氢本身是一个相当稳定的分子,它与许多不同类型的反应倾向元素形成不同的化合物。这就是问题所在。

实际上,氢燃烧而不是当氧气和任何点火爆炸源存在,不过一分钟。显然,与无处不在的氧气和潜在点火来源,问题是不言而喻的。这是主要氢发电厂必须克服的挑战,特别是在开放的环境中使用,如智能家居、汽车和移动设备从这套沟通者。

正在取得进展,然而,但燃料电池的大规模集成在各种各样的设备仍然是几年。

按比例缩小;扩大
关于燃料电池的好处之一是,他们很好地伸缩,从毫瓦兆瓦。早在2008年,东芝提供一个实际的工作原型的手机使用管理技术。

去年年底,一家英国公司,称为智能能源,推出了iPhone 6由一个氢燃料电池。细胞是如此之薄它可以容纳现有的底盘没有改变,和留住可充电电池。初步规格表明它可以运行了一整个星期。“充电”一个简单地添加氢从盒——即时充电。唯一明显的区别标准版的一些通风口让水蒸气逃跑。充电器方面该公司还提供了氢动力iPhone充电器称为“Upp”,基于相同的技术。

想象,在不久的将来,一个要做的充电手机随身携带一个小盒,或者,也许,连接到一个公共氢补充站,支付费用,充电连接软管,立即电话充满电。为什么停止,这可以在任意数量的分层的便携设备,包括衣物。

扩大切口,另一家英国公司,之称的能量,提供燃料电池开发人员工具感兴趣。库存包括包设计的房屋、交通。

图2:之称30 w燃料电池开发人员工具包。

上升,世界上最大的燃料电池公园是在韩国。植物由21 2.8 MW的氢燃料电池的输出能力59兆瓦。
所以潜在的使用燃料电池可以在几乎所有的景观——从智能手机到智能城市。

埃克斯波特学院应用
的改变之一的埃克斯波特学院将会部署网络的能量。燃料电池将发挥很大作用的存储能量,随着电池、风力涡轮机、太阳能、能源收获,和传统的电源。但是,燃料电池以及可再生或“免费”能源将成为一个更加突出的能源的埃克斯波特学院。

这是因为燃料电池非常“绿色。“燃料电池不消耗任何东西,没有直接的碳足迹。他们是沉默,机械地简单。然而,氢是如何推导出的碳足迹,其中制造业有一个前期的影响。此外,产生二氧化碳。但与化石燃料相比,大多数电池技术(最终拒绝桩),他们一样完美的电源是太阳能和风能。

埃克斯波特学院的对象,如智能手机和平板电脑、衣物、医疗设备、传感器、智能家居等,燃料电池正在排队成为可行的能源。

的挑战
但是他们仍然没有。最具挑战性的问题之一是如何使氢既便宜又方便。考虑氢的波动,这是一个重大的挑战。

存储是另一个挑战。氢是难以储存的静止状态,因为它有低密度。今天,它通常是存储在一个改变状态如低温液体或加压气体。然而,一个有前途的存储方法,正在调查纳米碳,初步显示承诺在存储大量的氢在房间附近的温度。

另一个挑战是耐用性和可靠性。已经取得了进展,但极端温度,尤其是零度以下条件,影响水的系统的状态。另一方面,氧气和氢气的纯度影响系统的效率。

最后,有成本问题。虽然有些进展在燃料电池系统在经济上可行的跨周长的应用程序,除了汽车和发电厂,成本仍然过高使其可行。

信件
燃料电池被吹捧为解决许多我们今天的能源问题持续很长一段时间。从技术角度来看,它们提供了一些有吸引力的选项。然而,有许多“ifs”方程,讨论了其中大部分在这里。

然而,燃料电池是未来的年龄。事实上,一个公司将使一个原型,可以手机一个星期有广泛的影响。和其他人提供开发人员工具包也有前途。

很难预测当燃料电池技术可能撞到膝盖的规模经济接管和挑战是克服。但是一旦他们做,他们有可能增加和部署我们看到在电力领域。

术语表:
亚足联-碱性燃料电池
CPI——化学加工工业
DMFC——直接甲醇燃料电池
MCFC -熔融碳酸盐燃料电池
PAFC -磷酸燃料电池
PEM -质子交换膜
——阶梯短环到超级扁环蒸汽甲烷重整
信噪比-蒸汽石脑油重整
固体氧化物燃料电池——固体氧化物燃料电池