Cum funcționează celulele de combustibil

  • Joseph Norman
  • 0
  • 1600
  • 33
Galeria de imagini cu combustibil alternativ Inginerii au înlocuit motorul GM HydroGen3 cu un cuptor cu celule de combustibil de dimensiuni cuptor cu microunde. Vezi mai multe imagini cu vehiculele cu combustibil alternativ.

Probabil ați auzit despre celule de combustibil. În 2003, președintele Bush a anunțat un program numit Inițiativa privind combustibilii pe bază de hidrogen (HFI) în timpul discursului său de stat al Uniunii. Această inițiativă, susținută de legislația din Legea privind politica energetică din 2005 (EPACT 2005) și Inițiativa energetică avansată din 2006, își propune să dezvolte tehnologii de hidrogen, celule de combustibil și infrastructură pentru a face vehiculele cu combustibil practic și rentabil până în 2020. Statele Unite au dedicat mai mult de un miliard de dolari pentru cercetarea și dezvoltarea celulelor până acum.

Deci, ce este exact o celulă de combustibil? De ce guvernele, întreprinderile private și instituțiile academice colaborează pentru a le dezvolta și produce? Celulele cu combustibil generează energie electrică liniștit și eficient, fără poluare. Spre deosebire de sursele de energie care utilizează combustibili fosili, produsele secundare dintr-o celulă de combustibil funcțională sunt căldura și apa. Dar cum face asta?

În acest articol, vom arunca o privire rapidă la fiecare dintre tehnologiile cu celule de combustibil existente sau emergente. Vom detalia cum celule combustibile cu membrană electrolitice polimerice (PEMFC) lucrează și examinează cum se compară celulele de combustibil față de alte forme de generare de energie. De asemenea, vom explora câteva dintre obstacolele pe care cercetătorii le întâmpină pentru a face celulele de combustibil practice și accesibile pentru utilizarea noastră și vom discuta despre aplicațiile potențiale ale pilelor de combustibil..

Dacă doriți să fiți tehnice în acest sens, o celulă de combustibil este o dispozitiv electrochimic de conversie a energiei. O celulă de combustibil transformă substanțele chimice în hidrogen și oxigen în apă, iar în acest proces produce energie electrică.

Celălalt dispozitiv electrochimic cu care suntem cu toții familiarizați este bateria. O baterie are toate substanțele chimice stocate în interior și transformă aceste substanțe chimice în electricitate. Acest lucru înseamnă că, în cele din urmă, o baterie „se moare” și fie o aruncați, fie o reîncărcați.

Cu o celulă de combustibil, substanțele chimice curg în mod constant în celulă, astfel încât niciodată să nu moară - atâta timp cât există un flux de substanțe chimice în celulă, energia electrică curge din celulă. Majoritatea pilelor de combustibil utilizate astăzi utilizează hidrogen și oxigen ca substanțe chimice.

În secțiunea următoare, vom analiza diferitele tipuri de pile de combustibil.

cuprins
  1. Tipuri de celule de combustibil
  2. Celule de combustibil cu membrană de schimb de polimeri
  3. Eficiența celulelor de combustibil
  4. Eficiența energetică a benzinei și a bateriei
  5. Probleme cu celule de combustibil
  6. De ce folosiți celule de combustibil?

Celula de combustibil va concura cu multe alte dispozitive de conversie a energiei, inclusiv turbina cu gaz din centrala electrică a orașului, motorul pe benzină din mașina dvs. și bateria din laptop. Motoarele cu combustie precum turbina și motorul pe benzină ard combustibili și folosesc presiunea creată de expansiunea gazelor pentru a face lucrări mecanice. Bateriile transformă energia chimică în energie electrică când este nevoie. Celulele cu combustibil ar trebui să facă ambele sarcini mai eficient.

O celulă de combustibil furnizează o tensiune continuă (curent continuu) care poate fi utilizată pentru a alimenta motoare, lumini sau orice număr de aparate electrice.

Există mai multe tipuri diferite de celule de combustibil, fiecare folosind o chimie diferită. Pilulele de combustibil sunt de obicei clasificate în funcție de temperatura de funcționare și de tipul acestora electrolit ei folosesc. Unele tipuri de pile de combustibil funcționează bine pentru utilizarea în instalațiile de generare staționară. Altele pot fi utile pentru aplicații portabile mici sau pentru alimentarea mașinilor. Principalele tipuri de celule de combustibil includ:

Celulă de combustibil cu membrană de schimb de polimeri (PEMFC)

Departamentul de Energie (DOE) se concentrează pe PEMFC ca fiind cel mai probabil candidat pentru aplicații de transport. PEMFC are o densitate mare de putere și o temperatură de funcționare relativ scăzută (cuprinsă între 60 și 80 de grade Celsius sau 140 până la 176 grade Fahrenheit). Temperatura scăzută de funcționare înseamnă că nu durează foarte mult până când celula de combustibil se încălzește și începe să genereze energie electrică. Vom arunca o privire mai atentă asupra PEMFC în secțiunea următoare.

Celulă cu combustibil solid (SOFC)

Aceste pilule de combustibil sunt cele mai potrivite pentru generatoare de energie staționară pe scară largă, care ar putea furniza energie electrică pentru fabrici sau orașe. Acest tip de pile de combustibil funcționează la temperaturi foarte ridicate (între 700 și 1.000 de grade Celsius). Această temperatură ridicată face ca fiabilitatea să fie o problemă, deoarece părțile din celula de combustibil se pot descompune după pornire și oprire repetată. Cu toate acestea, celulele combustibile solide cu oxid sunt foarte stabile atunci când sunt utilizate în mod continuu. De fapt, SOFC a demonstrat cea mai lungă durată de funcționare a oricărei celule de combustibil în anumite condiții de operare. Temperatura ridicată are și un avantaj: aburul produs de celula de combustibil poate fi canalizat în turbine pentru a genera mai multă energie electrică. Acest proces se numește co-generare de căldură și energie (CHP) și îmbunătățește eficiența generală a sistemului.

Celulă de combustibil alcalină (AFC)

Acesta este unul dintre cele mai vechi modele pentru pilele de combustibil; programul spațial al Statelor Unite le-a folosit încă din anii ’60. AFC este foarte susceptibil la contaminare, deci necesită hidrogen pur și oxigen. De asemenea, este foarte scump, așa că este puțin probabil ca acest tip de pile de combustibil să fie comercializate.

Celulă cu combustibil topit (MCFC)

Ca și SOFC, aceste pile de combustibil sunt, de asemenea, cele mai potrivite pentru generatoare mari de energie staționară. Ei funcționează la 600 de grade Celsius, astfel încât pot genera aburi care pot fi folosiți pentru a genera mai multă putere. Au o temperatură de funcționare mai mică decât celulele de combustibil solid, ceea ce înseamnă că nu au nevoie de astfel de materiale exotice. Acest lucru face ca designul să fie puțin mai scump.

Celulă combustibilă cu acid fosforic (PAFC)

Celula combustibilă cu acid fosforic are potențial de utilizare în sisteme mici de generare de energie staționară. Funcționează la o temperatură mai ridicată decât celulele de combustibil cu membrană de schimb de polimeri, deci are un timp de încălzire mai lung. Acest lucru îl face impropriu pentru utilizare în mașini.

Celulă cu combustibil direct cu metanol (DMFC)

Celulele cu combustibil metanol sunt comparabile cu un PEMFC în ceea ce privește temperatura de funcționare, dar nu sunt la fel de eficiente. De asemenea, DMFC necesită o cantitate relativ mare de platină pentru a acționa ca un catalizator, ceea ce face ca aceste celule de combustibil să fie scumpe.

În secțiunea următoare, vom arunca o privire mai atentă asupra tipului de celule de combustibil pe care DOE intenționează să le folosească pentru a alimenta viitoarele vehicule - PEMFC.

Invenția celulei de combustibil

Sir William Grove a inventat prima celulă de combustibil în 1839. Grove știa că apa poate fi împărțită în hidrogen și oxigen, trimițând un curent electric prin intermediul acesteia (proces numit electroliză). El a emis ipoteza că, prin inversarea procedurii, puteți produce energie electrică și apă. El a creat o celulă de combustibil primitivă și a numit-o a baterie voltaică cu gaz. După ce a experimentat noua sa invenție, Grove și-a dovedit ipoteza. Cincizeci de ani mai târziu, oamenii de știință Ludwig Mond și Charles Langer au inventat acest termen celule de combustibil în timp ce încercăm să construim un model practic de producere a energiei electrice.

Figura 1. Părțile unei pile de combustibil PEM-

celulă de combustibil cu membrană de schimb de polimeri (PEMFC) este una dintre cele mai promițătoare tehnologii cu pile de combustibil. Acest tip de pile de combustibil va ajunge probabil să alimenteze mașini, autobuze și poate chiar și casa ta. PEMFC utilizează una dintre cele mai simple reacții ale oricărei celule de combustibil. În primul rând, să aruncăm o privire la ce se află într-o celulă de combustibil PEM:

În figura 1 puteți vedea că există patru elemente de bază ale unui PEMFC:

  • anod, postul negativ al bateriei de combustibil, are mai multe locuri de muncă. Conduce electronii care sunt eliberați de moleculele de hidrogen, astfel încât să poată fi folosiți într-un circuit extern. Are canale gravate în el care dispersează gazul hidrogen în mod egal pe suprafața catalizatorului.
  • catod, starea pozitivă a celulei de combustibil, are canale gravate în ea care distribuie oxigenul la suprafața catalizatorului. De asemenea, conduce electronii înapoi din circuitul extern către catalizator, unde se pot recombina cu ionii de hidrogen și oxigen pentru a forma apă.
  • electrolit este membrana de schimb de protoni. Acest material tratat special, care arată ca un ambalaj obișnuit din plastic al bucătăriei, conduce numai ioni încărcați pozitiv. Membrana blochează electronii. Pentru un PEMFC, membrana trebuie hidratată pentru a funcționa și a rămâne stabilă.
  • catalizator este un material special care facilitează reacția oxigenului și a hidrogenului. De obicei, este confecționat din nanoparticule de platină acoperite foarte subțire pe hârtie de carbon sau pânză. Catalizatorul este dur și poros, astfel încât suprafața maximă a platinei poate fi expusă la hidrogen sau oxigen. Partea acoperită cu platină a catalizatorului este orientată spre PEM.

Acest conținut nu este compatibil pe acest dispozitiv.

Figura 2. Animarea unei pile de combustibil funcționale

-Figura 2 prezintă gazul hidrogen sub presiune (H2) intrarea în celula de combustibil pe partea anodului. Acest gaz i-s forțat prin catalizator de presiune. Când un H2 molecula intră în contact cu platina de pe catalizator, se împarte în două H+ ioni și doi electroni (de ex-). Electronii sunt conduși prin anod, unde își fac drum prin circuitul extern (făcând lucrări utile, cum ar fi rotirea unui motor) și se întorc pe partea catodului a celulei de combustibil.

Între timp, pe partea catodă a celulei de combustibil se află gazul de oxigen (O2) este forțat prin catalizator, unde formează doi atomi de oxigen. Fiecare dintre acești atomi are o încărcătură negativă puternică. Această încărcare negativă atrage cele două H+ ionii prin membrană, unde se combină cu un atom de oxigen și doi dintre electroni din circuitul extern pentru a forma o moleculă de apă (H2O).

Această reacție într-o singură celulă de combustibil produce doar aproximativ 0,7 volți. Pentru a obține această tensiune până la un nivel rezonabil, multe pilule separate trebuie combinate pentru a forma o stiva de celule de combustibil. Plăci bipolare sunt utilizate pentru conectarea unei celule de combustibil la alta și sunt supuse ambelor oxidant și reduce condiții și potențiale. O mare problemă a plăcilor bipolare este stabilitatea. Plăcile bipolare metalice se pot coroda, iar produsele secundare de coroziune (ioni de fier și crom) pot scădea eficacitatea membranelor și electrozilor cu celule de combustibil. Se utilizează celule cu combustibil la temperatură scăzută metale ușoare, grafit și compozite carbon / termoset (termosetul este un fel de plastic care rămâne rigid chiar și atunci când este supus la temperaturi ridicate) ca material placă bipolară.

În următoarea secțiune, vom vedea cât de eficiente pot fi vehiculele cu pile cu combustibil.

Chimia unei celule de combustibil Honda's FCX Concept Vehicle Photo copyright 2007, cu amabilitate AutoMotoPortal.com

Reducerea privirii P este unul dintre obiectivele principale ale pilei de combustibil. Comparând o mașină cu celule cu combustibil cu o mașină cu motor pe benzină și o mașină cu baterie, puteți vedea cum celulele de combustibil ar putea îmbunătăți eficiența mașinilor astăzi.

Deoarece toate cele trei tipuri de mașini au multe din aceleași componente (anvelope, transmisii, etc.), vom ignora acea parte a mașinii și vom compara eficiența până la punctul în care este generată puterea mecanică. Să începem cu mașina cu celule cu combustibil. (Toate aceste eficiențe sunt aproximări, dar ar trebui să fie suficient de aproape pentru a face o comparație brută.)

Dacă celula de combustibil este alimentată cu hidrogen pur, are potențialul de a fi eficient până la 80 la sută. Adică transformă 80% din conținutul de energie al hidrogenului în energie electrică. Cu toate acestea, trebuie să convertim energia electrică în lucru mecanic. Acest lucru este realizat de motorul electric și invertorul. Un număr rezonabil pentru eficiența motorului / invertorului este de aproximativ 80%. Deci, avem o eficiență de 80 la sută în generarea de energie electrică, iar 80 la sută eficiență transformând-o în energie mecanică. Aceasta oferă o eficiență generală de aproximativ 64 la sută. Se pare că vehiculul Honda FCX are o eficiență energetică de 60%.

Dacă sursa de combustibil nu este hidrogen pur, vehiculul va avea, de asemenea, nevoie de un reformator. Un reformator transformă combustibilii în hidrocarburi sau alcool în hidrogen. Acestea generează căldură și produc alte gaze pe lângă hidrogen. Ei folosesc diferite dispozitive pentru a încerca curățarea hidrogenului, dar chiar și așa, hidrogenul care iese din ele nu este pur, iar acest lucru scade eficiența celulei de combustibil. Deoarece reformatorii au impact asupra eficienței celulelor de combustibil, cercetările DOE au decis să se concentreze pe vehiculele cu celule cu combustibil cu hidrogen pur, în ciuda provocărilor asociate cu producția și stocarea de hidrogen.

În continuare, vom afla despre eficiența mașinilor pe benzină și cu baterii.

Hidrogen

Hidrogenul este elementul cel mai des întâlnit în univers. Cu toate acestea, hidrogenul nu există în mod natural pe Pământ în forma sa elementară. Inginerii și oamenii de știință trebuie să producă hidrogen pur din compuși de hidrogen, inclusiv combustibili fosili sau apă. Pentru a extrage hidrogenul din acești compuși, trebuie să exercitați energie. Energia necesară poate fi sub formă de căldură, electricitate sau chiar lumină.

Foto © 2007, curtoazie Airstream Ford's Airstream Concept

E-eficiența unei mașini pe benzină este surprinzător de scăzută. Toată căldura care iese ca evacuare sau intră în calorifer este pierdută de energie. De asemenea, motorul folosește multă energie transformând diversele pompe, ventilatoare și generatoare care îl mențin. Deci, eficiența generală a unui motor auto cu gaz este de aproximativ 20 la sută. Adică doar aproximativ 20 la sută din conținutul de energie termică al benzinei este transformat în lucru mecanic.

O mașină electrică cu baterie are o eficiență destul de ridicată. Bateria este de aproximativ 90 la sută eficientă (majoritatea bateriilor generează o anumită căldură sau necesită încălzire), iar motorul electric / invertorul este de aproximativ 80 la sută eficient. Acest lucru oferă o eficiență generală de aproximativ 72 la sută.

Dar aceasta nu este întreaga poveste. Electricitatea folosită pentru alimentarea mașinii trebuia generată undeva. Dacă a fost generată la o centrală electrică care a folosit un proces de ardere (mai degrabă decât nuclear, hidroelectric, solar sau eolian), doar aproximativ 40% din combustibilul necesar de la centrala a fost transformat în electricitate. Procesul de încărcare a mașinii necesită conversia puterii de curent alternativ (AC) în curent continuu (curent continuu). Acest proces are o eficiență de aproximativ 90%.

Deci, dacă ne uităm la întregul ciclu, eficiența unei mașini electrice este de 72 la sută pentru mașină, 40 la sută pentru centrala electrică și 90 la sută pentru încărcarea mașinii. Aceasta oferă o eficiență generală a 26 la sută. Eficiența generală variază considerabil în funcție de ce fel de centrală electrică este utilizată. Dacă de exemplu, energia electrică a autovehiculului este generată de o centrală hidroelectrică, atunci aceasta este practic gratuită (nu am ars combustibil pentru a o genera), iar eficiența mașinii electrice este de aproximativ 65 la sută.

Oamenii de știință cercetează și perfecționează proiectele pentru a continua să crească eficiența celulelor de combustibil. O abordare este combinarea pilelor de combustibil și a vehiculelor cu baterie. Ford Motors și Airstream dezvoltă un vehicul conceptual alimentat de o tracțiune cu celule de combustie hibride numită HySeries Drive. Ford susține că vehiculul are o economie de combustibil comparabilă cu 41 de mile pe galon. Vehiculul folosește o baterie de litiu pentru a alimenta mașina, în timp ce celula de combustibil reîncărcă bateria.

Vehiculele cu celule cu combustibil sunt potențial la fel de eficiente ca o mașină cu baterie care se bazează pe o centrală care nu consumă combustibil. Dar atingerea potențialului într-un mod practic și accesibil ar putea fi dificilă. În următoarea secțiune, vom examina unele dintre provocările de a face un sistem energetic cu celule de combustibil să devină realitate.

Catalizatori de aur

Știința nano-scării poate oferi dezvoltatorilor de celule de combustibil câteva răspunsuri mult căutate. De exemplu, aurul este de obicei un metal nereactiv. Cu toate acestea, atunci când sunt reduse la dimensiunea nanometrului, particulele de aur pot fi un catalizator la fel de eficient ca platina.

Celulele de combustibil ar putea fi răspunsul la problemele noastre de alimentare, dar mai întâi oamenii de știință vor trebui să rezolve câteva probleme majore:

Cost

Unul dintre problemele asociate cu celulele de combustibil este cât de scump sunt. Multe dintre componentele unei celule de combustibil sunt costisitoare. Pentru sistemele PEMFC, membranele de schimb de protoni, catalizatorii de metale prețioase (de obicei platină), straturile de difuzie a gazelor și plăcile bipolare constituie 70 la sută din costul sistemului [Sursa: Necesarul de cercetare de bază pentru o economie de hidrogen]. Pentru a avea un preț competitiv (în comparație cu vehiculele pe benzină), sistemele de celule cu combustibil trebuie să coste 35 de dolari pe kilowatt. În prezent, prețul proiectat de producție cu volum mare este de 73 USD pe kilowatt [Sursa: Garland]. În special, cercetătorii trebuie să reducă cantitatea de platină necesară pentru a acționa ca un catalizator sau să găsească o alternativă.

Durabilitate

Cercetătorii trebuie să dezvolte membrane PEMFC care să fie durabile și să funcționeze la temperaturi mai mari de 100 de grade Celsius și să funcționeze în continuare la temperaturi ambiante sub zero. O țintă de 100 de grade Celsius este necesară pentru ca o celulă de combustibil să aibă o toleranță mai mare la impuritățile din combustibil. Deoarece porniți și opriți o mașină relativ frecvent, este important ca membrana să rămână stabilă în condiții de ciclism. În prezent, membranele tind să se degradeze în timp ce celulele combustibile circulă și se opresc, în special pe măsură ce temperaturile de funcționare cresc.

hidratarea

Deoarece membranele PEMFC trebuie hidratate pentru a transfera protonii de hidrogen, cercetările trebuie să găsească o modalitate de a dezvolta sisteme de celule cu combustibil care să poată continua să funcționeze în temperaturi sub zero, medii cu umiditate scăzută și temperaturi ridicate de funcționare. La aproximativ 80 de grade Celsius, hidratarea se pierde fără un sistem de hidratare de înaltă presiune.

SOFC are o problemă legată de durabilitate. Sistemele de oxizi solizi au probleme cu coroziunea materialului. Integritatea sigiliilor este, de asemenea, o preocupare majoră. Obiectivul de cost pentru SOFC este mai puțin restrictiv decât pentru sistemele PEMFC la 400 USD pe kilowatt, dar nu există mijloace evidente de realizare a acestui obiectiv din cauza costurilor materiale ridicate. Durabilitatea SOFC suferă după ce celula se încălzește în mod repetat până la temperatura de funcționare și apoi se răcește până la temperatura camerei.

Livrare

Planul tehnic al Departamentului Energiei pentru celulele de combustibil precizează că tehnologiile compresorului de aer disponibile în prezent nu sunt adecvate pentru utilizarea vehiculului, ceea ce face ca proiectarea unui sistem de alimentare cu hidrogen să fie problematică.

Infrastructură

Pentru ca vehiculele PEMFC să devină o alternativă viabilă pentru consumatori, trebuie să existe o infrastructură de generare și livrare de hidrogen. Această infrastructură poate include conducte, transport de camioane, stații de alimentare și instalații de producere a hidrogenului. DOE speră că dezvoltarea unui model de vehicul comercializabil va conduce la dezvoltarea unei infrastructuri care să o susțină.

Depozitare și alte considerente

Trei sute de mile este o autonomie de conducere convențională (distanța pe care o puteți conduce într-o mașină cu un rezervor complet de benzină). Pentru a crea un rezultat comparabil cu un vehicul cu pilă de combustibil, cercetătorii trebuie să depășească considerațiile de stocare a hidrogenului, greutatea și volumul vehiculului, costul și siguranța.

În timp ce sistemele PEMFC au devenit mai ușoare și mai mici pe măsură ce se aduc îmbunătățiri, acestea sunt totuși prea mari și grele pentru utilizare în vehicule standard.

Există, de asemenea, probleme de siguranță legate de utilizarea pilelor de combustibil. Legislatorii vor trebui să creeze noi procese pentru ca primii respondenți să fie urmați atunci când trebuie să facă față unui incident care implică un vehicul cu celule de combustibil sau un generator. Inginerii vor trebui să proiecteze sisteme sigure și fiabile de livrare a hidrogenului.

Cercetătorii se confruntă cu provocări considerabile. În secțiunea următoare, vom explora de ce Statele Unite și alte țări investesc în cercetare pentru a depăși aceste obstacole.

Membrane aromatice

O alternativă la membranele actuale ale acidului perfluorosulfonic sunt membranele pe bază de aromate. Aromatice în acest caz nu se referă la mirosul plăcut al membranei - se referă de fapt la inele aromatice precum benzen, piridină sau indol. Aceste membrane sunt mai stabile la temperaturi mai ridicate, dar necesită totuși hidratare. Mai mult, membranele pe bază de aromate se umflă atunci când pierd hidratare, ceea ce poate afecta eficiența celulei combustibile.

De ce guvernul Statelor Unite colaborează cu universități, organizații publice și companii private pentru a depăși toate provocările de a face din celulele de combustibil o sursă practică de energie? Peste un miliard de dolari au fost cheltuiți în cercetare și dezvoltare pe baterii. Construirea și întreținerea unei infrastructuri de hidrogen va costa considerabil mai mult (unele estimează peste 500 de miliarde de dolari). De ce crede președintele că bateriile de combustibil merită investiția?

Motivele principale au totul de-a face cu uleiul. America trebuie să importe 55% din petrolul său. Până în 2025, se preconizează că acesta va crește până la 68 la sută. Două treimi din uleiul pe care americanii îl folosesc în fiecare zi este destinat transportului. Chiar dacă fiecare vehicul de pe stradă ar fi fost o mașină hibridă, până în 2025 va trebui totuși să folosim aceeași cantitate de ulei, așa cum facem chiar acum [Sursa: Celule de combustibil 2000]. De fapt, America consumă un sfert din tot petrolul produs în lume, deși aici doar 4,6 la sută din populația lumii trăiește [Sursa: Consecințele securității naționale ale dependenței de petrol a Statelor Unite].

Experții se așteaptă ca prețurile petrolului să continue să crească în următoarele câteva decenii, pe măsură ce mai multe surse low-cost sunt epuizate. Companiile petroliere vor trebui să se uite în medii din ce în ce mai provocatoare pentru depozitele de petrol, ceea ce va conduce la creșterea prețurilor la petrol.

Preocupările se extind cu mult peste securitatea economică. Consiliul pentru relații externe a lansat în 2006 un raport intitulat „Consecințele securității naționale a dependenței de petrol a Statelor Unite”. Un grup de lucru a detaliat numeroase îngrijorări cu privire la modul în care dependența din ce în ce mai mare a Americii pe petrol compromite siguranța națiunii. O mare parte din raport a vizat relațiile politice dintre națiunile care solicită petrol și națiunile care îl furnizează. Multe dintre aceste țări bogate în petrol se află în zone pline de instabilitate politică sau ostilitate. Alte națiuni încalcă drepturile omului sau chiar susțin politici precum genocidul. Este în interesul Statelor Unite și al lumii să analizeze alternative la petrol pentru a evita finanțarea unor astfel de politici.

Utilizarea petrolului și a altor combustibili fosili pentru energie produce poluare. Problemele de poluare au apărut recent în știre - de la filmul „Un adevăr inconvenient” până la anunțul că schimbările climatice și încălzirea globală vor influența ajustările viitoare ale ceasului Doomsday. Este în cel mai bun interes pentru toată lumea să găsească o alternativă la arderea combustibililor fosili pentru energie.

Tehnologiile cu celule combustibile sunt o alternativă atractivă pentru dependența de petrol. Celulele combustibile nu produc poluare și, de fapt, produc apă pură ca produs secundar. Deși inginerii se concentrează pe producerea de hidrogen din surse precum gazul natural pe termen scurt, Inițiativa pe bază de hidrogen are în plan să caute în viitor modalități de producere a hidrogenului regenerabile, ecologice. Deoarece puteți produce hidrogen din apă, Statele Unite s-ar putea baza tot mai mult pe surse interne pentru producția de energie.

Alte țări explorează, de asemenea, aplicațiile pentru pilele de combustibil. Dependența de ulei și încălzirea globală sunt probleme internaționale. Mai multe țări fac parteneriat pentru a promova eforturile de cercetare și dezvoltare în tehnologiile cu celule de combustibil. Un parteneriat este Parteneriatul internațional pentru economia hidrogenului.

În mod clar, oamenii de știință și producătorii au multă muncă de făcut înainte ca pilele de combustibil să devină o alternativă practică la metodele actuale de producere a energiei. Cu toate acestea, cu sprijin și cooperare la nivel mondial, obiectivul de a avea un sistem energetic viabil bazat pe celule de combustibil poate fi o realitate în câteva decenii.

-

O celulă de combustibil care funcționează pe deșeuri

Inginerii de mediu de la Universitatea de Stat din Pennsylvania au dezvoltat o celulă de combustibil care funcționează pe ape uzate. Celula folosește microbi pentru a descompune materia organică. La rândul său, problema eliberează hidrogen și electroni. Celula de combustibil poate descompune aproximativ 80 la sută din materia organică din apele uzate și, la fel ca PEMFC, producția este căldură și apă pură. Energia generată de celula de combustibil ar putea ajuta alimentarea unui sistem de pompare a stației de tratare a apei.

Parteneriat internațional pentru economia hidrogenului
  • Australia
  • Brazilia
  • Canada
  • China
  • Comisia Europeană
  • Franţa
  • Germania
  • India
  • Italia
  • Japonia
  • Coreea
  • Noua Zeelanda
  • Norvegia
  • Federația Rusă
  • Islanda
  • Regatul Unit
  • Statele Unite

Articole similare

  • Colțul Quizului: Testul cu celule de combustibil
  • H-ow funcționează economia de hidrogen
  • Cum funcționează mașinile hibride
  • Cum funcționează procesoarele de combustibil
  • Cum funcționează celulele solare
  • Cum funcționează motoarele auto
  • Cum va funcționa propulsia fuziunii
  • Cum vor funcționa mașinile cu motor
  • Care sunt toate modalitățile de stocare a energiei pe lângă utilizarea bateriilor reîncărcabile?

Mai multe legături grozave

  • Oficiul Științelor Energetice de Bază
  • Celule de combustibil 2000
  • Programul de hidrogen al Departamentului Energiei
  • Eficiența energetică și energia regenerabilă
  • Noțiuni de bază ale celulelor combustibile ale lui Smithsonian

surse

  • "Nevoile de cercetare de bază pentru economia hidrogenului." Office of Science, Department of Energy.http: //www.sc.doe.gov/bes/hydrogen.pdf
  • Deutch, John și colab. "Consecințele securității naționale ale dependenței de petrol a Statelor Unite." Raportul independent al grupului de lucru nr. 58.http: //www.cfr.org/content/publications/attachments/EnergyTFR.pdf
  • Garland, Nancy. "Prezentare generală a subprogramului cu celule cu combustibil." Departamentul de Energie al SUA. 19 decembrie 2008. (19 martie 2009) http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/progress08/v_0_fuel_cells_overview.pdf 
  • Goho, Alexandra. "Micropower Se încălzește: Celula cu combustibil propan împachetează foarte mult". Enciclopedia McGraw-Hill of Science and Technology.
  • Goho, Alexandra. "Tratament special: celula de combustibil atrage energie din deșeuri." Enciclopedia McGraw-Hill of Science and Technology.
  • „Planul de postură a hidrogenului”. Departamentul de Energie al Statelor Unite. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells /pdfs/hydrogen_posture_plan.pdf
  • Rose, Robert. "Intrebari si raspunsuri despre hidrogen si celule de combustibil." Breakthrough Technologies Institute.http: //www.fuelcells.org
  • Mărturie despre David Garman, subsecretar al Energiei. Comisia pentru energie și resurse naționale, Senatul Statelor Unite. http://www1.eere.energy.gov/office_eere/ congressional_test_071706_senate.html
  • Programul Departamentului de Hidrogen al Energiei din SUA Programul http: //www.hydrogen.energy.gov



Nimeni nu a comentat acest articol încă.

Cele mai interesante articole despre secrete și descoperiri. O mulțime de informații utile despre tot
Articole despre știință, spațiu, tehnologie, sănătate, mediu, cultură și istorie. Explicați mii de subiecte pentru a ști cum funcționează totul