Cum funcționează procesoarele de combustibil

  • Vova Krasen
  • 0
  • 4345
  • 458
AFV Image Gallery O celulă de combustibil de 250 kW cu un reformator de gaz natural încorporat. Vezi imagini cu vehicule cu combustibil alternativ. Foto prin amabilitatea Ballard Power Systems

-Dacă citiți articolul despre pilele de combustibil, știți că acestea produc electricitate din hidrogen și oxigen și emit numai aburi. Problema principală cu celulele cu combustibil alimentate cu hidrogen este stocarea și distribuirea hidrogenului. Vedeți cum funcționează economia hidgrogenului pentru detalii. -

-Gazul de hidrogen nu este un combustibil foarte dens, ceea ce înseamnă că conține puțină energie pe unitate de volum, comparativ cu un combustibil lichid precum benzina sau metanolul. Așadar, este dificil să încadrați suficient gaz de hidrogen într-o mașină alimentată cu celule de combustibil pentru a-i oferi o rază de conducere rezonabilă. Hidrogenul lichid are o densitate energetică bună, dar trebuie păstrat la temperaturi extrem de scăzute și la presiuni ridicate; acest lucru face ca depozitarea și transportul să fie destul de dificile.

-Combustibilii cu coman C precum gazul natural, propanul și benzina, și cei mai puțin obișnuiți cum ar fi metanolul și etanolul, toate au hidrogen în structura lor moleculară. Dacă ar exista o tehnologie care să poată elimina hidrogenul din acești combustibili și să-l folosească pentru a alimenta celula de combustibil, problema de stocare și distribuție a hidrogenului ar fi eliminată aproape în întregime.

Că tehnologia este în dezvoltare. Se numește a procesor de combustibil, sau a reformator. În această ediție a, vom afla cum reformator cu abur lucrări.

cuprins
  1. Scopul procesoarelor de combustibil
  2. Reformatorul de abur
  3. Cum lucrează împreună procesorul de combustibil și celula de combustibil
  4. Dezavantajul procesoarelor de combustibil

Sarcina procesorului de combustibil este de a furniza hidrogen relativ pur unei celule de combustibil, folosind un combustibil care este ușor disponibil sau ușor de transportat. Procesoarele de combustibil trebuie să poată face acest lucru într-un mod eficient, cu minimum de poluare - în caz contrar, acestea neagă avantajele utilizării unei celule de combustibil în primul rând.

Pentru mașini, problema principală este stocare a energiei. Pentru a evita să aibă rezervoare mari, cu presiune mare, este de preferat un combustibil lichid decât un gaz. Companiile lucrează la procesoare de combustibil pentru combustibili lichizi, cum ar fi benzina și metanolul. metanol este cel mai promițător combustibil pe termen scurt; acesta poate fi depozitat și distribuit în același mod ca acum este benzina.

Pentru case și generarea staționară de energie, sunt preferați combustibili precum gazul natural sau propanul. Multe centrale și case sunt deja conectate la alimentarea cu gaze naturale. Și unele case care nu sunt conectate la conductele de gaz au rezervoare cu propan. Deci, are sens să convertiți acești combustibili în hidrogen pentru a fi folosiți în pile staționare.

Atât metanolul cât și gazul natural pot fi transformate în hidrogen într-un an reformator cu abur.

Există câteva tipuri de reformatoare cu abur, unul reformarea metanolului iar cealaltă reformatoare gaz natural.

Reformarea metanolului

Formula moleculară pentru metanol este CH3OH. Scopul reformatorului este eliminarea cât mai mult din hidrogen (H) posibil din această moleculă, reducând în același timp emisia de poluanți cum ar fi monoxidul de carbon (CO). Procesul începe cu vaporizarea metanolului lichid și a apei. Căldura produsă în procesul de reformă este utilizată pentru a realiza acest lucru. Acest amestec de metanol și vapori de apă este trecut printr-o cameră încălzită care conține un catalizator.

Pe măsură ce moleculele de metanol lovesc catalizatorul, acestea se împart în monoxid de carbon (CO) și gaz hidrogen (H2):

Vaporii de apă se împart în hidrogen gaz și oxigen; acest oxigen se combină cu CO pentru a forma CO2. În acest fel, foarte puțin CO este eliberat, deoarece cea mai mare parte a acestuia este convertită în CO2.

Reforma gazelor naturale

Gazul natural, care este compus în mare parte din metan (CH4), este procesat folosind o reacție similară. Metanul din gazele naturale reacționează cu vaporii de apă pentru a forma monoxid de carbon și gaze de hidrogen.

La fel ca în cazul reformării metanolului, vaporii de apă se împart în hidrogen gaz și oxigen, oxigenul combinându-se cu CO pentru a forma CO2.

Niciuna dintre aceste reacții nu este perfectă; unele metanol sau gaze naturale și monoxid de carbon o fac prin a nu reacționa. Acestea sunt arse în prezența unui catalizator, cu puțin aer pentru a furniza oxigen. Aceasta transformă majoritatea CO în CO2, iar metanolul rămas la CO2 si apa. Pentru a curăța orice alți poluanți, cum ar fi sulf, care pot fi în fluxul de evacuare, pot fi utilizate diferite dispozitive.

Este important sa elimina monoxidul de carbon din fluxul de evacuare din două motive: în primul rând, dacă CO trece prin celula de combustibil, performanța și durata de viață a celulei de combustibil sunt reduse; în al doilea rând, este un poluant reglementat, astfel încât mașinile au voie să producă doar cantități mici din acesta.

- Pentru a crea energie, mai multe sisteme trebuie să lucreze împreună pentru a asigura ieșirea electrică necesară. Un sistem tipic ar consta dintr-un sarcină electrică (cum ar fi o casă sau un motor electric), a celule de combustibil și a procesor de combustibil.

Să luăm cazul unei mașini alimentate cu celule. Când calcați pe pedala pe gaz (hidrogen), mai multe lucruri se întâmplă în același timp:

  • Regulatorul motorului electric începe să furnizeze mai mult curent motorului electric, iar motorul electric generează mai mult cuplu.
  • În celula de combustibil reacționează mai mult hidrogen, producând mai mulți electroni, care își fac drum prin motorul electric și controlerul, ținând pasul cu cererea crescută de energie.
  • Procesorul de combustibil începe să pompeze mai mult metanol deși sistemul său, care creează mai mult hidrogen. O altă pompă mărește fluxul de hidrogen care merge la celula de combustibil.

O secvență similară de evenimente se întâmplă în casa dvs. când creșteți brusc cererea electrică. De exemplu, atunci când aerul condiționat se aprinde, puterea de alimentare a celulei de combustibil trebuie să crească rapid sau altfel luminile se vor întuneca până când celula de combustibil poate fi la curent cu cererea.

Procesoarele de combustibil au de asemenea dezavantaje, inclusiv poluare și combustibil total eficienţă.

Poluare

Deși procesoarele de combustibil pot furniza gaz de hidrogen unei celule de combustibil, producând în același timp mult mai puțină poluare decât un motor cu combustie internă, acestea produc totuși o cantitate semnificativă de dioxid de carbon (CO2). Deși acest gaz nu este un poluant reglementat, se suspectează că ar contribui la încălzirea globală.

Dacă hidrogenul pur este utilizat într-o celulă de combustibil, singurul produs secundar este apa (sub formă de aburi). Fără CO2 sau orice alt gaz este emis. Dar, deoarece mașinile cu combustibil care utilizează procesoare de combustibil emit cantități mici de poluanți reglementați, cum ar fi monoxidul de carbon, nu se vor califica ca vehicule cu emisii zero (ZEV) în conformitate cu legile privind emisiile din California. În prezent, principalele tehnologii care se califică drept ZEV sunt mașina electrică cu baterie și mașina cu hidrogen.

În loc să încerce să îmbunătățească procesoarele de combustibil până la punctul în care nu vor emite poluanți reglementați, unele companii lucrează la modalități noi de a depozitați sau produceți hidrogen pe vehicul. Ovonic dezvoltă un dispozitiv de stocare a hidrurii metalice care absoarbe hidrogenul oarecum ca un burete absoarbe apa. Acest lucru elimină nevoia de rezervoare de stocare la presiune înaltă și poate crește cantitatea de hidrogen care poate fi stocată pe un vehicul.

Powerball Technologies vrea să folosească mici bile de plastic pline cu hidrură de sodiu, care produc hidrogen atunci când sunt deschise și aruncate în apă. Produsul secundar al acestei reacții, hidroxid de sodiu lichid, este un produs chimic industrial utilizat frecvent.

Eficienţă

Un alt dezavantaj al procesorului de combustibil este acela că scade eficiența generală a mașinii cu celule cu combustibil. Procesorul de combustibil folosește căldură și presiune pentru a ajuta reacțiile care împart hidrogenul. În funcție de tipurile de combustibil utilizate și de eficiența celulei de combustibil și a procesorului de combustibil, îmbunătățirea eficienței față de mașinile convenționale pe benzină poate fi destul de mică. Vedeți această comparație a eficienței unei mașini cu combustibil, a unei mașini pe benzină și a unei mașini electrice.

Pentru mai multe informații, consultați linkurile de pe pagina următoare.

Articole similare

  • Colțul Quizului: Testul cu celule de combustibil
  • H-ow Celulele de combustibil funcționează
  • Cum funcționează mașinile hibride
  • Cum funcționează mașinile electrice
  • Cum funcționează economia de hidrogen
  • Cum funcționează benzina
  • Cum funcționează convertorii catalitici
  • Cum funcționează forța, puterea, cuplul și energia

Mai multe legături grozave

  • Procesoare compacte de combustibil pentru celule de combustibil auto
  • FuelCellMaterials.com
  • Reformarea metanolului
  • Prelucrarea combustibilului
  • Procesoare multi-combustibil
  • Procesor de micro-combustibil nou
  • Ford și Mobil progresează în ceea ce privește noul reformator pe benzină pentru vehiculele cu combustibil
  • Descrierea bateriilor de combustibil



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