வேதியியல் மற்றும் தற்போதைய. ஹைட்ரஜன் எஞ்சின் எப்படி வேலை செய்கிறது? ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் செயல்பாட்டுக் கொள்கை

பாரம்பரிய இயந்திரம் உள் எரிப்பு(ICE) பல குறிப்பிடத்தக்க குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, இது ஒரு தகுதியான மாற்றீட்டைத் தேட விஞ்ஞானிகளை கட்டாயப்படுத்துகிறது. அத்தகைய மாற்றீட்டிற்கான மிகவும் பிரபலமான விருப்பம் மின்சார மோட்டார் ஆகும், ஆனால் இது உள் எரிப்பு இயந்திரத்துடன் போட்டியிடக்கூடியது அல்ல. இந்த கட்டுரையில் நாம் ஹைட்ரஜன் இயந்திரத்தைப் பற்றி பேசுவோம், இது வாகனத் தொழிலின் எதிர்காலமாக சரியாகக் கருதப்படுகிறது மற்றும் தீங்கு விளைவிக்கும் உமிழ்வு மற்றும் அதிக எரிபொருளின் சிக்கலை தீர்க்க முடியும்.

சுருக்கமான வரலாறு

பாதுகாப்பு என்ற போதிலும் சூழல்இப்போதுதான் இது ஒரு பரவலான பிரச்சனையாக மாறியுள்ளது; இதற்கு முன் நிலையான உள் எரிப்பு இயந்திரத்தை மாற்றுவது பற்றி விஞ்ஞானிகள் யோசித்துள்ளனர். எனவே, ஹைட்ரஜனில் இயங்கும் ஒரு மோட்டார் 1806 இல் "உலகைப் பார்த்தது", இது பிரெஞ்சு கண்டுபிடிப்பாளர் ஃபிராங்கோயிஸ் ஐசக் டி ரிவாஸால் எளிதாக்கப்பட்டது (அவர் நீரின் மின்னாற்பகுப்பைப் பயன்படுத்தி ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்தார்).

பல தசாப்தங்கள் கடந்துவிட்டன, ஹைட்ரஜன் இயந்திரத்திற்கான முதல் காப்புரிமை இங்கிலாந்தில் (1841) வழங்கப்பட்டது, மேலும் 1852 இல் ஜெர்மன் விஞ்ஞானிகள் காற்று-ஹைட்ரஜன் கலவையில் செயல்படக்கூடிய உள் எரிப்பு இயந்திரத்தை வடிவமைத்தனர்.

சிறிது நேரம் கழித்து, லெனின்கிராட் முற்றுகையின் போது, ​​பெட்ரோல் ஒரு பற்றாக்குறை தயாரிப்பு மற்றும் ஹைட்ரஜன் மிகவும் பெரிய அளவில் கிடைக்கும் போது, ​​தொழில்நுட்ப வல்லுனர் போரிஸ் ஷெலிஷ் ஒரு காற்று-ஹைட்ரஜன் கலவையைப் பயன்படுத்தி பலூன்களை இயக்க முன்மொழிந்தார். அதன் பிறகு, பலூன் வின்ச்களின் அனைத்து உள் எரிப்பு இயந்திரங்களும் ஹைட்ரஜன் சக்திக்கு மாற்றப்பட்டன, மேலும் ஹைட்ரஜனால் இயக்கப்படும் மொத்த வாகனங்களின் எண்ணிக்கை 600 அலகுகளை எட்டியது.

இருபதாம் நூற்றாண்டின் முதல் பாதியில், ஹைட்ரஜன் இயந்திரங்களில் பொது ஆர்வம் குறைவாக இருந்தது, ஆனால் 70 களின் எரிபொருள் மற்றும் ஆற்றல் நெருக்கடியின் வருகையுடன், நிலைமை வியத்தகு முறையில் மாறியது. குறிப்பாக, 1879 ஆம் ஆண்டில், ஹைட்ரஜனில் வெற்றிகரமாக இயங்கும் முதல் காரை BMW வெளியிட்டது (வெடிப்புகள் மற்றும் நீராவி வெளியேற்றும் குழாயில் இருந்து வெளியேறாமல்).

BMW ஐத் தொடர்ந்து, மற்ற பெரிய வாகன உற்பத்தியாளர்கள் இந்த திசையில் வேலை செய்யத் தொடங்கினர், கடந்த நூற்றாண்டின் இறுதியில், கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு சுயமரியாதை கார் நிறுவனமும் ஏற்கனவே ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் காரை உருவாக்கும் கருத்தைக் கொண்டிருந்தன. எவ்வாறாயினும், எண்ணெய் நெருக்கடியின் முடிவில், மாற்று எரிபொருள் ஆதாரங்களில் பொது ஆர்வம் மறைந்துவிட்டது, இருப்பினும் நம் காலத்தில் அது மீண்டும் விழித்தெழுகிறது, வாகனம் வெளியேற்றும் வாயுக்களின் நச்சுத்தன்மையைக் குறைக்க போராடும் சுற்றுச்சூழல்வாதிகளால் தூண்டப்பட்டது.

மேலும், எரிசக்தி விலைகள் மற்றும் எரிபொருள் சுதந்திரத்தை அடைவதற்கான விருப்பம் கோட்பாட்டு மற்றும் மட்டுமே பங்களிக்கின்றன நடைமுறை ஆராய்ச்சிஉலகின் பல நாடுகளைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள். மிகவும் செயலில் உள்ள நிறுவனங்கள் பிஎம்டபிள்யூ, ஜெனரல் மோட்டார்ஸ், ஹோண்டா மோட்டார், ஃபோர்டு மோட்டார்.

சுவாரஸ்யமான உண்மை! ஹைட்ரஜன் என்பது பிரபஞ்சத்தில் மிக அதிகமான உறுப்பு, ஆனால் நமது கிரகத்தில் அதன் தூய வடிவத்தில் அதைக் கண்டுபிடிப்பது மிகவும் கடினம்.

ஹைட்ரஜன் இயந்திரத்தின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை மற்றும் வகைகள்

ஹைட்ரஜன் நிறுவலுக்கும் பாரம்பரிய இயந்திரங்களுக்கும் இடையிலான முக்கிய வேறுபாடு எரிபொருள் திரவத்தை வழங்குவதற்கான முறை மற்றும் வேலை செய்யும் கலவையின் அடுத்தடுத்த பற்றவைப்பு ஆகும். அதே நேரத்தில், கிராங்க் பொறிமுறையின் பரஸ்பர இயக்கங்களை மாற்றுவதற்கான கொள்கைபயனுள்ள வேலை

மாறாமல் உள்ளது. பெட்ரோலிய எரிபொருளின் எரிப்பு மிகவும் மெதுவாக நிகழ்கிறது என்பதைக் கருத்தில் கொண்டு, பிஸ்டன் அதன் மிக உயர்ந்த நிலையை அடைவதற்கு முன்பு எரிபொருள்-காற்று கலவை எரிப்பு அறையை நிரப்புகிறது (டாப் டெட் சென்டர் என்று அழைக்கப்படுகிறது).

ஹைட்ரஜனின் விரைவான எதிர்வினை, பிஸ்டன் கீழே இறந்த மையத்திற்குத் திரும்பத் தொடங்கும் தருணத்திற்கு நெருக்கமாக ஊசி நேரத்தை மாற்றுவதை சாத்தியமாக்குகிறது. எரிபொருள் அமைப்பில் அழுத்தம் அவசியம் அதிகமாக இருக்காது என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். ஒரு ஹைட்ரஜன் இயந்திரத்திற்கு சிறந்த இயக்க நிலைமைகள் கொடுக்கப்பட்டால், அது முடியும்எரிபொருள் அமைப்பு

மூடிய வகை மின்சாரம், வளிமண்டல காற்று ஓட்டங்களின் பங்கேற்பு இல்லாமல் கலவை உருவாக்கம் செயல்முறை நடைபெறும் போது. இந்த வழக்கில், சுருக்க பக்கவாதத்திற்குப் பிறகு, நீர் நீராவி எரிப்பு அறையில் உள்ளது, இது ரேடியேட்டர் வழியாகச் சென்று, ஒடுங்கி மீண்டும் சாதாரண தண்ணீராக மாறும்.

எவ்வாறாயினும், இந்த வகை சாதனத்தைப் பயன்படுத்துவது வாகனத்தில் எலக்ட்ரோலைசர் இருந்தால் மட்டுமே சாத்தியமாகும், இது ஆக்ஸிஜனுடன் மீண்டும் வினைபுரிய ஹைட்ரஜனை தண்ணீரிலிருந்து பிரிக்கிறது. இந்த நேரத்தில், அத்தகைய முடிவுகளை அடைவது மிகவும் கடினம். இது இயந்திரங்களின் நிலையான செயல்பாட்டிற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அதன் நீராவிகள் வெளியேற்ற வாயுக்களின் ஒரு பகுதியாகும். எனவே, மின் உற்பத்தி நிலையத்தின் சிக்கல் இல்லாத தொடக்கம் மற்றும் வளிமண்டலக் காற்றைப் பயன்படுத்தாமல் வாயுவை வெடிக்கச் செய்வதில் அதன் நிலையான செயல்பாடு இதுவரை சாத்தியமற்றது.வாகன ஹைட்ரஜன் நிறுவலுக்கு இரண்டு விருப்பங்கள் உள்ளன:

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் உள் எரிப்பு இயந்திரங்களின் அடிப்படையில் செயல்படும் அலகுகள்.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் எரிபொருள் செல்கள் செயல்பாட்டின் கொள்கை உடல் மற்றும் இரசாயன எதிர்வினைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அடிப்படையில், இவை ஒரே முன்னணி, ஆனால் எரிபொருள் கலத்தின் செயல்திறன் பேட்டரியை விட சற்றே அதிகமாக உள்ளது, மேலும் இது சுமார் 45% (சில நேரங்களில் அதிகமாக) இருக்கும்.

ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் கலத்தின் உடலில் ஒரு சவ்வு (புரோட்டான்களை மட்டுமே நடத்துகிறது) வைக்கப்பட்டு, அறையை அனோடுடனும் அறையை கேத்தோடுடனும் பிரிக்கிறது. ஹைட்ரஜன் அனோடுடன் அறைக்குள் நுழைகிறது, மற்றும் ஆக்ஸிஜன் கேத்தோடு அறைக்குள் நுழைகிறது. ஒவ்வொரு மின்முனையும் வினையூக்கியின் அடுக்குடன் முன் பூசப்பட்டிருக்கும், இது பெரும்பாலும் பிளாட்டினம் ஆகும். அதை வெளிப்படுத்தும் போது, ​​மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் எலக்ட்ரான்களை இழக்கத் தொடங்குகிறது.

அதே நேரத்தில், புரோட்டான்கள் சவ்வு வழியாக கேத்தோடிற்குச் செல்கின்றன, அதே வினையூக்கியின் செல்வாக்கின் கீழ், வெளியில் இருந்து வரும் எலக்ட்ரான்களுடன் இணைக்கின்றன. எதிர்வினையின் விளைவாக, நீர் உருவாகிறது, மேலும் அனோட் அறையிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் மோட்டருடன் இணைக்கப்பட்ட மின்சுற்றுக்குள் நகரும். எளிமையாகச் சொன்னால், நாம் பெறுகிறோம் மின்சாரம், இது இயந்திரத்தை இயக்குகிறது.

எரிபொருள் செல்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஹைட்ரஜன் என்ஜின்கள் இன்று ஆன்டெல் -1 மின் உற்பத்தி நிலையம் பொருத்தப்பட்ட நிவா கார்களிலும், யூரல் பொறியாளர்களால் உருவாக்கப்பட்ட ஆன்டெல் -2 அலகு கொண்ட லாடா 111 கார்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.முதல் வழக்கில், 200 கிமீக்கு ஒரு கட்டணம் போதும், இரண்டாவது - 350 கிமீ.

அத்தகைய ஹைட்ரஜன் இயந்திரங்களின் வடிவமைப்பில் சேர்க்கப்பட்டுள்ள உலோகங்களின் (பல்லாடியம் மற்றும் பிளாட்டினம்) அதிக விலை காரணமாக, அத்தகைய நிறுவல்கள் மிகவும் விலை உயர்ந்தவை, அவை நிறுவப்பட்ட வாகனத்தின் விலையை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

உங்களுக்கு தெரியுமா?டொயோட்டா வல்லுநர்கள் 20 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு எரிபொருள் செல் தொழில்நுட்பத்துடன் வேலை செய்யத் தொடங்கினர். அந்த நேரத்தில், ப்ரியஸ் ஹைப்ரிட் கார் திட்டம் தொடங்கியது.

ஹைட்ரஜன் உள் எரிப்பு இயந்திரங்கள்

இந்த வகை மின் உற்பத்தி நிலையம் இன்று பொதுவான புரோபேன் என்ஜின்களுக்கு மிகவும் ஒத்திருக்கிறது, எனவே புரொப்பேனிலிருந்து ஹைட்ரஜன் எரிபொருளுக்கு மாற, நீங்கள் இயந்திரத்தை மறுகட்டமைக்க வேண்டும். அத்தகைய மாற்றத்திற்கு ஏற்கனவே பல எடுத்துக்காட்டுகள் உள்ளன, ஆனால் இந்த விஷயத்தில் எரிபொருள் செல்களைப் பயன்படுத்துவதை விட செயல்திறன் சற்றே குறைவாக இருக்கும் என்று சொல்ல வேண்டும். அதே நேரத்தில், 1 kW ஹைட்ரஜன் ஆற்றலைப் பெற, குறைவாக தேவைப்படும், இது இந்த குறைபாட்டை முழுமையாக ஈடுசெய்கிறது.

வழக்கமான உள் எரிப்பு இயந்திரத்தில் இந்த பொருளைப் பயன்படுத்துவது பல சிக்கல்களை ஏற்படுத்தும். முதலில், உயர் அழுத்த வெப்பநிலை ஹைட்ரஜனை இயந்திரத்தின் உலோகக் கூறுகளுடன் வினைபுரிய "கட்டாயப்படுத்தும்" அல்லது மோட்டார் எண்ணெய். இரண்டாவதாக, ஒரு சூடான வெளியேற்ற பன்மடங்கு தொடர்பில் ஒரு சிறிய கசிவு கூட நிச்சயமாக ஒரு தீ வழிவகுக்கும்.

இந்த காரணத்திற்காக, ஹைட்ரஜன் வடிவமைப்புகளை உருவாக்க ரோட்டரி வகை மின் அலகுகள் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் வடிவமைப்பு உட்கொள்ளல் மற்றும் வெளியேற்ற பன்மடங்குகளுக்கு இடையிலான தூரம் காரணமாக தீ அபாயத்தை குறைக்கிறது. எப்படியிருந்தாலும், அனைத்து சிக்கல்களும் இதுவரை தவிர்க்கப்பட்டுள்ளன, இது ஹைட்ரஜனை மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய எரிபொருளாகக் கருத அனுமதிக்கிறது.

ஹைட்ரஜனில் இயங்கும் வாகனத்திற்கு ஒரு சிறந்த உதாரணம் சோதனை BMW 750hL செடான் ஆகும், இது 2000 களின் முற்பகுதியில் மீண்டும் முன்வைக்கப்பட்டது.இந்த காரில் ராக்கெட் எரிபொருளில் இயங்கும் பன்னிரண்டு சிலிண்டர் எஞ்சின் பொருத்தப்பட்டுள்ளது மற்றும் காரை மணிக்கு 140 கிமீ வேகத்தில் செல்ல அனுமதிக்கிறது. திரவ வடிவில் உள்ள ஹைட்ரஜன் ஒரு சிறப்பு தொட்டியில் சேமிக்கப்படுகிறது, மேலும் 300 கிலோமீட்டருக்கு ஒரு சப்ளை போதுமானது. இது முழுமையாக நுகரப்பட்டால், கணினி தானாகவே பெட்ரோல் சக்திக்கு மாறுகிறது.

நவீன சந்தையில் ஹைட்ரஜன் இயந்திரம்

ஹைட்ரஜன் என்ஜின்களின் செயல்பாட்டில் விஞ்ஞானிகளின் சமீபத்திய ஆராய்ச்சி, அவை மிகவும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்தவை (மின் மோட்டார்கள் போன்றவை) மட்டுமல்ல, செயல்திறன் அடிப்படையில் மிகவும் திறமையானவை. மேலும், தொழில்நுட்ப குறிகாட்டிகளின் அடிப்படையில், ஹைட்ரஜன் மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் அவற்றின் மின்சார சகாக்களை விட உயர்ந்தவை, இது ஏற்கனவே நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது (எடுத்துக்காட்டாக, ஹோண்டா தெளிவு).

மேலும் டெஸ்லா பவர்வால் அமைப்புகளைப் போலல்லாமல், ஹைட்ரஜன் அனலாக்ஸில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க குறைபாடு உள்ளது என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்: பயன்படுத்தி பேட்டரியை சார்ஜ் செய்யுங்கள் சூரிய ஆற்றல்இது இனி வேலை செய்யாது, ஆனால் அதற்கு பதிலாக நீங்கள் ஒரு சிறப்பு எரிவாயு நிலையத்தைத் தேட வேண்டும், அவற்றில் இன்று பல இல்லை, உலக அளவில் கூட.

இப்போது ஹோண்டா கிளாரிட்டி மிகவும் வரையறுக்கப்பட்ட பதிப்பில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது, மேலும் இந்த கார் 2016 ஆம் ஆண்டின் இறுதியில் ஐரோப்பாவிலும் அமெரிக்காவிலும் மட்டுமே தோன்றும் என்பதால், ரைசிங் சன் நிலத்தில் மட்டுமே காரை வாங்க முடியும்.

தெரிந்து கொள்ள சுவாரஸ்யம்!பவர் எக்ஸ்போர்ட்டர் 9000 ஜெனரேட்டர் (ஹோண்டா கிளாரிட்டி தொகுப்பில் சேர்க்கப்படலாம்) கிட்டத்தட்ட ஒரு வாரம் முழுவதும் அனைத்து வீட்டு உபகரணங்களையும் இயக்கும் திறன் கொண்டது.

நம் காலத்தில், ஹைட்ரஜன் எரிபொருளைப் பயன்படுத்தி மற்ற வாகனங்கள் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இதில் மஸ்டா RX-8 ஹைட்ரஜன் மற்றும் BMW ஹைட்ரஜன் 7 (திரவ ஹைட்ரஜன் மற்றும் பெட்ரோலில் இயங்கும் கலப்பினங்கள்), அத்துடன் ஃபோர்டு E-450 மற்றும் MAN லயன் சிட்டி பஸ் ஆகியவை அடங்கும்.

மத்தியில் பயணிகள் கார்கள்இன்று ஹைட்ரஜன் வாகனங்களின் மிக முக்கியமான பிரதிநிதிகள் கார்கள் Mercedes-Benz GLC F-செல்(வழக்கமான வீட்டு நெட்வொர்க்கிலிருந்து ரீசார்ஜ் செய்ய முடியும், மேலும் மொத்த வரம்பு சுமார் 500 கிமீ ஆகும்), டொயோட்டா மிராய்(ஹைட்ரஜனில் மட்டுமே வேலை செய்கிறது, மேலும் 650 கிமீ பயணத்திற்கு ஒரு எரிபொருள் நிரப்புதல் போதுமானதாக இருக்க வேண்டும்) மற்றும் ஹோண்டா FCX தெளிவு(கூறப்பட்ட வரம்பு 700 கிமீ அடையும்). ஆனால் அது எல்லாம் இல்லை, ஏனென்றால் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் வாகனங்களும் பிற நிறுவனங்களால் தயாரிக்கப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக, ஹூண்டாய் (டக்சன் FCEV).

ஹைட்ரஜன் இயந்திரங்களின் நன்மைகள் மற்றும் முக்கிய தீமைகள்

அதன் அனைத்து நன்மைகளுடனும், ஹைட்ரஜன் போக்குவரத்து சில குறைபாடுகள் இல்லாமல் உள்ளது என்று கூற முடியாது. குறிப்பாக, ஹைட்ரஜனின் எரியக்கூடிய வடிவம் எப்போது என்பதை புரிந்து கொள்ள வேண்டும் அறை வெப்பநிலைமற்றும் சாதாரண அழுத்தம் வாயு வடிவத்தில் வழங்கப்படுகிறது, இது அத்தகைய எரிபொருளை சேமித்து கொண்டு செல்வதில் சில சிரமங்களை ஏற்படுத்துகிறது. அதாவது, உள்ளது தீவிர பிரச்சனைகார்களுக்கு எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஹைட்ரஜனுக்கான பாதுகாப்பான நீர்த்தேக்கங்களை வடிவமைத்தல்.

கூடுதலாக, இந்த பொருளைக் கொண்ட சிலிண்டர்களுக்கு அவ்வப்போது ஆய்வு மற்றும் சான்றிதழ் தேவைப்படுகிறது, இது தகுதிவாய்ந்த மற்றும் உரிமம் பெற்ற பணியாளர்களால் மட்டுமே செய்யப்பட முடியும்.மேலும், இந்த சிக்கல்களுக்கு ஹைட்ரஜன் இயந்திரத்தை பராமரிப்பதற்கான அதிக செலவை நாம் சேர்க்க வேண்டும், மிகக் குறைந்த எண்ணிக்கையிலான எரிவாயு நிலையங்களை (குறைந்தபட்சம் நம் நாட்டில்) குறிப்பிட தேவையில்லை.

ஹைட்ரஜன் நிறுவல் காரின் எடையை அதிகரிக்கிறது என்பதை மறந்துவிடாதீர்கள், அதனால்தான் நீங்கள் விரும்பும் அளவுக்கு சூழ்ச்சி செய்ய முடியாது. எனவே, மேலே உள்ள அனைத்தையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டு, ஹைட்ரஜன் வாகனத்தை வாங்குவது மதிப்புள்ளதா, அல்லது இப்போதைக்கு அதை நிறுத்தி வைப்பது நல்லது என்பதை கவனமாக சிந்தியுங்கள்.

இருப்பினும், அத்தகைய தீர்வில் பல நன்மைகள் உள்ளன என்று சொல்ல வேண்டும். முதலில், உங்கள் கார் நச்சு வெளியேற்ற வாயுக்களால் சுற்றுச்சூழலை மாசுபடுத்தாது, இரண்டாவதாக, ஹைட்ரஜனின் பெருமளவிலான உற்பத்தியானது பெருமளவில் ஏற்ற இறக்கமான எரிபொருள் விலைகள் மற்றும் வழக்கமான எரிபொருள் திரவங்களின் விநியோக பற்றாக்குறை ஆகியவற்றின் சிக்கலை தீர்க்க உதவும்.

கூடுதலாக, பல நாடுகள் ஏற்கனவே மீத்தேன் குழாய் நெட்வொர்க்குகளை உருவாக்கியுள்ளன, மேலும் அவை எளிதில் ஹைட்ரஜனை பம்ப் செய்து பின்னர் எரிவாயு நிலையங்களுக்கு வழங்கலாம். ஹைட்ரஜனை சிறிய அளவில், அதாவது உள்ளூர் மட்டத்திலும், பெரிய அளவில், மையப்படுத்தப்பட்ட நிறுவனங்களிலும் உற்பத்தி செய்யலாம். அதிகரித்த ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி உள்நாட்டு நோக்கங்களுக்காக (உதாரணமாக, வீடுகள் மற்றும் அலுவலகங்களை சூடாக்குவதற்கு) இந்த பொருளின் விநியோகத்தை அதிகரிக்க கூடுதல் ஊக்கத்தை வழங்கும்.

எதிர்காலத்தில், நமது நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில், அதிகரித்து வரும் எண்ணெய் விலைகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழலைப் பற்றிய கவலைகள் வாகன உற்பத்தியாளர்களின் எல்லைகளை கூர்மையான விரிவாக்கத்திற்கு வழிவகுத்தது மற்றும் மேலும் மேலும் புதிய வகை எரிபொருளை உருவாக்கி அறிமுகப்படுத்த அவர்களை கட்டாயப்படுத்தியது. இயந்திரங்கள்.

இந்த எரிபொருளில் ஒன்று ஹைட்ரஜன் என்று அழைக்கப்படும். உங்களுக்குத் தெரியும், ஹைட்ரஜனும் ஆக்ஸிஜனும் இணைந்தால், நீர் பெறப்படுகிறது, அதாவது இந்த செயல்முறையை ஒரு கார் இயந்திரத்தின் அடிப்படையாகப் பயன்படுத்தினால், வெளியேற்றமானது ஆபத்தான வாயுக்களின் கலவையாக இருக்காது மற்றும் இரசாயன கூறுகள், ஆனால் சாதாரண நீர்.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் (எஃப்சி) பயன்படுத்துவதில் சில தொழில்நுட்ப சிக்கல்கள் இருந்தபோதிலும், வாகன உற்பத்தியாளர்கள் கைவிடப் போவதில்லை மற்றும் ஏற்கனவே தங்கள் புதிய மாடல்களை ஹைட்ரஜனுடன் எரிபொருளாக உருவாக்கி வருகின்றனர். 2011 ஃபிராங்க்ஃபர்ட் மோட்டார் ஷோவில், வாகனத் துறையின் முதன்மையான நிறுவனங்களில் ஒன்றாக, Daimler AG பல ஹைட்ரஜனில் இயங்கும் Mercedes-Benz முன்மாதிரிகளை மக்களுக்கு வழங்கியது. அதே ஆண்டில், கொரிய ஹைண்டாய் மின்சார வாகனங்களின் வளர்ச்சியைக் கைவிட்டு, ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்களைப் பயன்படுத்தும் கார்களை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துவதாக அறிவித்தது.

இந்த செயலில் வளர்ச்சி இருந்தபோதிலும், இந்த ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் என்ன, அவற்றின் உள்ளே என்ன இருக்கிறது என்பதை பலர் சரியாக புரிந்து கொள்ளவில்லை.

நிலைமையை தெளிவுபடுத்த, ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலங்களின் வரலாற்றைப் பார்ப்போம்.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலத்தை உருவாக்கும் சாத்தியத்தை கோட்பாட்டளவில் விவரிக்கும் முதல் நபர் ஜெர்மன் கிறிஸ்டியன் ஃபிரெட்ரிக் ஷான்பீன் ஆவார். 1838 இல் அவர் கொள்கையை விவரித்தார் அறிவியல் இதழ்கள்அந்த நேரத்தில்.

ஒரு வருடம் கழித்து. 1939 ஆம் ஆண்டில், வெல்ஷ் நீதிபதி சர் வில்லியம் ராபர்ட் க்ரோவ் நடைமுறையில் வேலை செய்யும் ஹைட்ரஜன் பேட்டரியை உருவாக்கி நிரூபித்தார். ஆனால் கண்டுபிடிப்பு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுவதற்கு பேட்டரியால் உருவாக்கப்பட்ட கட்டணம் போதுமானதாக இல்லை.

"எரிபொருள் செல்" என்ற சொல் முதன்முதலில் 1889 ஆம் ஆண்டில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் லுட்விக் மோண்ட் மற்றும் சார்லஸ் லாங்கர் ஆகியோரால் பயன்படுத்தப்பட்டது, அவர்கள் காற்று மற்றும் கோக் ஓவன் வாயுவைப் பயன்படுத்தி வேலை செய்யும் எரிபொருள் கலத்தை உருவாக்க முயன்றனர். மற்றொரு பதிப்பின் படி, "எரிபொருள் செல்" என்ற வார்த்தையை முதலில் பயன்படுத்தியவர் வில்லியம் வைட் ஜாக்ஸ். எலக்ட்ரோலைட் குளியலில் பாஸ்பாரிக் அமிலத்தை முதன்முதலில் பயன்படுத்தியவரும் இவரே.

1920 களில், ஜெர்மனியில் ஆராய்ச்சி கார்பனேட் சுழற்சி மற்றும் திட ஆக்சைடு எரிபொருள் செல்களைப் பயன்படுத்துவதற்கு முன்னோடியாக இருந்தது.

1932 ஆம் ஆண்டில், பொறியாளர் பிரான்சிஸ் டி பேகன் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் பற்றிய தனது ஆராய்ச்சியைத் தொடங்கினார். அவருக்கு முன், ஆராய்ச்சியாளர்கள் நுண்ணிய பிளாட்டினம் மின்முனைகள் மற்றும் சல்பூரிக் அமிலத்தை எலக்ட்ரோலைட் குளியல் மூலம் பயன்படுத்தினர். பிளாட்டினம் உற்பத்தி மிகவும் விலை உயர்ந்தது, மேலும் கந்தக அமிலம் அதன் காஸ்டிக் தன்மை காரணமாக கூடுதல் சிரமங்களை உருவாக்கியது. பேக்கன் விலையுயர்ந்த பிளாட்டினத்தை நிக்கலுடனும், சல்பூரிக் அமிலத்தை குறைந்த காஸ்டிக் கார எலக்ட்ரோலைட்டுடனும் மாற்றியது.

பேக்கன் தொடர்ந்து தனது வடிவமைப்பை மேம்படுத்தினார், மேலும் 1959 ஆம் ஆண்டில் ஆற்றலை வழங்கும் திறன் கொண்ட 5-கிலோவாட் எரிபொருள் கலத்தை பொதுமக்களுக்கு வழங்க முடிந்தது. வெல்டிங் இயந்திரம். ஆராய்ச்சியாளர் அவரது செல்லுக்கு "பேகன் செல்" என்று பெயரிட்டார்.

அதே 1959 ஆம் ஆண்டு அக்டோபரில், ஹாரி கார்ல் இஹ்ரிக் 20 குதிரைத்திறன் கொண்ட டிராக்டரை நிரூபித்தார், இது எரிபொருள் கலத்தால் இயங்கும் உலகின் முதல் வாகனம் ஆனது.

1960 களில், அமெரிக்கன் ஜெனரல் எலக்ட்ரிக் பேகன் எரிபொருள் செல் கொள்கையைப் பயன்படுத்தியது மற்றும் நாசாவின் ஜெமினி மற்றும் அப்பல்லோ விண்வெளி திட்டங்களுக்கான மின் உற்பத்தி முறையை உருவாக்கியது. அணு உலையைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் விலை உயர்ந்ததாக இருக்கும் என்று நாசா கணக்கிட்டது, மேலும் வழக்கமான பேட்டரிகள் அல்லது சோலார் பேனல்கள்அதிக இடம் தேவைப்பட்டது. கூடுதலாக, ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் ஒரே நேரத்தில் கப்பலுக்கு மின்சாரம் மற்றும் பணியாளர்களுக்கு தண்ணீரை வழங்க முடியும்.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் மூலம் இயங்கும் முதல் பேருந்து 1993 இல் கட்டப்பட்டது. 1997 ஆம் ஆண்டில், வாகன உற்பத்தியாளர்கள் டெய்ம்லர் பென்ஸ் மற்றும் டொயோட்டா தங்கள் பயணிகள் கார் முன்மாதிரிகளை வழங்கினர்.

கருத்துகள்:

சோவியத் ஒன்றியத்தில் எரிபொருள் ஆற்றல் என்ற தலைப்பில் வேலை பற்றி பேச மறந்துவிட்டார்கள், இல்லையா?

மின்சாரம் உற்பத்தியாகும் போது தண்ணீர் உருவாகும். மற்றும் முதல் இன்னும், அது இன்னும். இப்போது நீர்த்துளிகள் அனைத்து எரிபொருள் செல்கள் மற்றும் எரிவாயு பாதைகளை அடைத்துவிடும் என்று கற்பனை செய்யலாம் - H2, O2 இந்த ஜெனரேட்டர் துணை பூஜ்ஜிய வெப்பநிலையில் எவ்வாறு வேலை செய்யும்?

ஹைட்ரஜனைப் பெறுவதற்காக வளிமண்டலத்தில் பல டன் நிலக்கரியை எரித்து, ஒரு புதிய அட்ஸுக்கு ஓரிரு ஆம்பியர் மின்னோட்டத்தைப் பெறுவதற்காக, நீங்கள் டன் கணக்கில் நிலக்கரியை எரிக்க முன்மொழிகிறீர்களா?!
இங்கே சுற்றுச்சூழல் சேமிப்பு எங்கே?!

இதோ - எலும்புக்கூடு சிந்தனை!
ஏன் டன் நிலக்கரியை எரிக்க வேண்டும்? நாங்கள் 21 ஆம் நூற்றாண்டில் வாழ்கிறோம், எதையும் எரிக்காமல் ஆற்றலைப் பெற அனுமதிக்கும் தொழில்நுட்பங்கள் ஏற்கனவே உள்ளன. வசதியான மேலும் பயன்பாட்டிற்காக இந்த ஆற்றலைத் திறமையாகக் குவிப்பதே எஞ்சியுள்ளது.

எரிபொருள் செல் என்பது ஒரு மின்வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் வெப்பத்தையும் நேரடி மின்னோட்டத்தையும் திறமையாக உற்பத்தி செய்து ஹைட்ரஜன் நிறைந்த எரிபொருளைப் பயன்படுத்தும் ஒரு சாதனமாகும். அதன் செயல்பாட்டுக் கொள்கை பேட்டரியைப் போன்றது. கட்டமைப்பு ரீதியாக, எரிபொருள் செல் ஒரு எலக்ட்ரோலைட்டால் குறிக்கப்படுகிறது. இதில் என்ன விசேஷம்? பேட்டரிகளைப் போலன்றி, ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் குவிவதில்லை மின் ஆற்றல், ரீசார்ஜ் செய்ய மின்சாரம் தேவையில்லை மற்றும் வெளியேற்ற வேண்டாம். செல்கள் காற்றையும் எரிபொருளையும் கொண்டிருக்கும் வரை மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்து கொண்டே இருக்கும்.

தனித்தன்மைகள்

எரிபொருள் செல்கள் மற்றும் பிற மின்சார ஜெனரேட்டர்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு என்னவென்றால், அவை செயல்பாட்டின் போது எரிபொருளை எரிப்பதில்லை. இந்த அம்சத்தின் காரணமாக, அவர்களுக்கு உயர் அழுத்த சுழலிகள் தேவையில்லை மற்றும் உரத்த சத்தம் அல்லது அதிர்வுகளை வெளியிடுவதில்லை. எரிபொருள் கலங்களில் மின்சாரம் ஒரு அமைதியான மின்வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் உருவாக்கப்படுகிறது. அத்தகைய சாதனங்களில் எரிபொருளின் இரசாயன ஆற்றல் நேரடியாக நீர், வெப்பம் மற்றும் மின்சாரமாக மாற்றப்படுகிறது.

எரிபொருள் செல்கள்அதிக திறன் கொண்டவை மற்றும் உற்பத்தி செய்யாது பெரிய அளவுபசுமை இல்ல வாயுக்கள். செல் செயல்பாட்டின் போது உமிழ்வு தயாரிப்பு என்பது நீராவி மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு வடிவத்தில் ஒரு சிறிய அளவு நீர் ஆகும், இது தூய ஹைட்ரஜனை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தினால் வெளியிடப்படாது.

தோற்றத்தின் வரலாறு

1950 கள் மற்றும் 1960 களில், நீண்ட கால விண்வெளிப் பயணங்களுக்கான ஆற்றல் ஆதாரங்களுக்கான நாசாவின் வளர்ந்து வரும் தேவை, அந்த நேரத்தில் இருந்த எரிபொருள் கலங்களுக்கு மிகவும் முக்கியமான சவால்களில் ஒன்றைத் தூண்டியது. ஆல்கலைன் செல்கள் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜனை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துகின்றன, அவை மின் வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் விண்வெளிப் பயணத்தின் போது பயனுள்ள துணை தயாரிப்புகளாக மாற்றப்படுகின்றன - மின்சாரம், நீர் மற்றும் வெப்பம்.

எரிபொருள் செல்கள் முதன்முதலில் 19 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் - 1838 இல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. அதே நேரத்தில், அவற்றின் செயல்திறன் பற்றிய முதல் தகவல் தோன்றியது.

அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைட்களைப் பயன்படுத்தி எரிபொருள் செல்களின் வேலை 1930 களின் பிற்பகுதியில் தொடங்கியது. உயர் அழுத்தத்தின் கீழ் நிக்கல் பூசப்பட்ட மின்முனைகளைக் கொண்ட செல்கள் 1939 வரை கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை. இரண்டாம் உலகப் போரின் போது, ​​பிரிட்டிஷ் நீர்மூழ்கிக் கப்பல்களுக்காக சுமார் 25 சென்டிமீட்டர் விட்டம் கொண்ட அல்கலைன் செல்களைக் கொண்ட எரிபொருள் செல்கள் உருவாக்கப்பட்டன.

பெட்ரோலிய எரிபொருளின் பற்றாக்குறையால் வகைப்படுத்தப்பட்ட 1950-80 களில் அவற்றில் ஆர்வம் அதிகரித்தது. உலகெங்கிலும் உள்ள நாடுகள் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த எரிபொருள் செல் உற்பத்தி தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கும் முயற்சியில் காற்று மற்றும் சுற்றுச்சூழல் மாசுபாடு பிரச்சினைகளுக்கு தீர்வு காணத் தொடங்கியுள்ளன.

செயல்பாட்டுக் கொள்கை

கேத்தோடு, அனோட் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய மின்வேதியியல் எதிர்வினையின் விளைவாக எரிபொருள் செல்கள் மூலம் வெப்பம் மற்றும் மின்சாரம் உருவாக்கப்படுகிறது.

கேத்தோடும் அனோடும் ஒரு புரோட்டான்-கடத்தும் எலக்ட்ரோலைட் மூலம் பிரிக்கப்படுகின்றன. ஆக்ஸிஜன் கேத்தோடில் நுழைந்ததும், ஹைட்ரஜன் அனோடில் நுழைந்ததும், ஒரு இரசாயன எதிர்வினை தொடங்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக வெப்பம், மின்னோட்டம் மற்றும் நீர் ஏற்படுகிறது.

அனோட் வினையூக்கியில் பிரிகிறது, இது எலக்ட்ரான்களின் இழப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. ஹைட்ரஜன் அயனிகள் எலக்ட்ரோலைட் மூலம் கேத்தோடில் நுழைகின்றன, அதே நேரத்தில் எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற மின் நெட்வொர்க் வழியாகச் சென்று நேரடி மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகின்றன, இது சாதனங்களை இயக்க பயன்படுகிறது. கேத்தோடு வினையூக்கியில் உள்ள ஒரு ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறு எலக்ட்ரான் மற்றும் உள்வரும் புரோட்டானுடன் இணைந்து, இறுதியில் தண்ணீரை உருவாக்குகிறது, இது எதிர்வினையின் ஒரே தயாரிப்பு ஆகும்.

வகைகள்

ஒரு குறிப்பிட்ட வகை எரிபொருள் கலத்தின் தேர்வு அதன் பயன்பாட்டைப் பொறுத்தது. அனைத்து எரிபொருள் செல்கள் இரண்டு முக்கிய வகைகளாக பிரிக்கப்படுகின்றன - அதிக வெப்பநிலை மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை. பிந்தையது தூய ஹைட்ரஜனை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துகிறது. இத்தகைய சாதனங்களுக்கு பொதுவாக முதன்மை எரிபொருளை தூய ஹைட்ரஜனாக செயலாக்க வேண்டும். செயல்முறை பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்படுகிறது சிறப்பு உபகரணங்கள்.

உயர் வெப்பநிலை எரிபொருள் செல்களுக்கு இது தேவையில்லை, ஏனெனில் அவை உயர்ந்த வெப்பநிலையில் எரிபொருளை மாற்றுகின்றன, ஹைட்ரஜன் உள்கட்டமைப்பின் தேவையை நீக்குகின்றன.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலங்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கையானது பயனற்ற எரிப்பு செயல்முறைகள் இல்லாமல் மின் ஆற்றலாக இரசாயன ஆற்றலை மாற்றுவதையும், வெப்ப ஆற்றலை இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றுவதையும் அடிப்படையாகக் கொண்டது.

பொதுவான கருத்துக்கள்

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் மிகவும் திறமையான "குளிர்" எரிபொருளின் மூலம் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் மின்வேதியியல் சாதனங்கள் ஆகும். அத்தகைய சாதனங்களில் பல வகைகள் உள்ளன. புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு PEMFC உடன் பொருத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜன்-காற்று எரிபொருள் செல்கள் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய தொழில்நுட்பமாக கருதப்படுகிறது.

புரோட்டான்-கடத்தும் பாலிமர் சவ்வு இரண்டு மின்முனைகளை பிரிக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது - கேத்தோடு மற்றும் அனோட். அவை ஒவ்வொன்றும் ஒரு வினையூக்கியுடன் ஒரு கார்பன் மேட்ரிக்ஸால் குறிக்கப்படுகின்றன. அனோட் வினையூக்கியில் பிரிந்து, எலக்ட்ரான்களை தானம் செய்கிறது. சவ்வு வழியாக கேத்தோடிற்கு கேஷன்கள் நடத்தப்படுகின்றன, ஆனால் எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற சுற்றுக்கு மாற்றப்படுகின்றன, ஏனெனில் சவ்வு எலக்ட்ரான்களை மாற்ற வடிவமைக்கப்படவில்லை.

கேத்தோடு வினையூக்கியில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறு ஒரு எலக்ட்ரானுடன் இணைகிறது மின்சுற்றுமற்றும் உள்வரும் புரோட்டான், இறுதியில் தண்ணீரை உருவாக்குகிறது, இது எதிர்வினையின் ஒரே தயாரிப்பு ஆகும்.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் சவ்வு-எலக்ட்ரோட் அலகுகளை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவை ஆற்றல் அமைப்பின் முக்கிய உருவாக்கும் கூறுகளாக செயல்படுகின்றன.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலங்களின் நன்மைகள்

அவற்றில்:

• அதிகரித்தது குறிப்பிட்ட வெப்பம்.
• பரந்த இயக்க வெப்பநிலை வரம்பு.
• அதிர்வு, சத்தம் அல்லது வெப்ப கறை இல்லை.
• குளிர் தொடக்க நம்பகத்தன்மை.
• சுய-வெளியேற்றம் இல்லை, இது நீண்ட கால ஆற்றல் சேமிப்பை உறுதி செய்கிறது.
• எரிபொருள் தோட்டாக்களின் எண்ணிக்கையை மாற்றுவதன் மூலம் ஆற்றல் தீவிரத்தை சரிசெய்யும் திறனுக்கு வரம்பற்ற சுயாட்சி நன்றி.
• ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு திறனை மாற்றுவதன் மூலம் கிட்டத்தட்ட எந்த ஆற்றல் தீவிரத்தையும் வழங்குகிறது.
• நீண்ட சேவை வாழ்க்கை.
• அமைதியான மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு செயல்பாடு.
• அதிக அளவு ஆற்றல் தீவிரம்.
• ஹைட்ரஜனில் வெளிநாட்டு அசுத்தங்களுக்கு சகிப்புத்தன்மை.

விண்ணப்பத்தின் நோக்கம்

அவற்றின் உயர் செயல்திறன் காரணமாக, ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் பல்வேறு துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

• போர்ட்டபிள் சார்ஜர்கள்.
• UAVகளுக்கான மின் விநியோக அமைப்புகள்.
• ஆதாரங்கள் தடையில்லா மின்சாரம்.
• பிற சாதனங்கள் மற்றும் உபகரணங்கள்.

ஹைட்ரஜன் ஆற்றலுக்கான வாய்ப்புகள்

ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு எரிபொருள் கலங்களின் பரவலான பயன்பாடு உருவாக்கப்பட்ட பிறகு மட்டுமே சாத்தியமாகும் பயனுள்ள வழிஹைட்ரஜன் பெறுதல். உயிரி எரிபொருள் செல்கள் மற்றும் நானோ தொழில்நுட்பத்தின் மீது அதிக நம்பிக்கையுடன் தொழில்நுட்பத்தை செயலில் பயன்படுத்துவதற்கு புதிய யோசனைகள் தேவை. சில நிறுவனங்கள் ஒப்பீட்டளவில் சமீபத்தில் பயனுள்ள வினையூக்கிகளை வெளியிட்டன பல்வேறு உலோகங்கள், அதே நேரத்தில், சவ்வுகள் இல்லாமல் எரிபொருள் செல்களை உருவாக்குவது பற்றிய தகவல்கள் தோன்றின, இது உற்பத்தி செலவைக் கணிசமாகக் குறைக்கவும், அத்தகைய சாதனங்களின் வடிவமைப்பை எளிதாக்கவும் முடிந்தது. ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலங்களின் நன்மைகள் மற்றும் பண்புகள் அவற்றின் முக்கிய தீமைகளை விட அதிகமாக இல்லை - அதிக விலை, குறிப்பாக ஹைட்ரோகார்பன் சாதனங்களுடன் ஒப்பிடுகையில். ஒரு ஹைட்ரஜன் மின் நிலையத்தை உருவாக்க குறைந்தபட்சம் 500 ஆயிரம் டாலர்கள் தேவைப்படுகிறது.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலத்தை எவ்வாறு இணைப்பது?

வழக்கமான வீடு அல்லது பள்ளி ஆய்வகத்தில் நீங்களே குறைந்த சக்தி கொண்ட எரிபொருள் கலத்தை உருவாக்கலாம். பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் பழைய வாயு முகமூடி, பிளெக்ஸிகிளாஸ் துண்டுகள், எத்தில் ஆல்கஹால் மற்றும் காரத்தின் அக்வஸ் கரைசல்.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலத்தின் உடல் குறைந்தது ஐந்து மில்லிமீட்டர் தடிமன் கொண்ட பிளெக்ஸிகிளாஸிலிருந்து உங்கள் சொந்த கைகளால் உருவாக்கப்பட்டது. பெட்டிகளுக்கு இடையிலான பகிர்வுகள் மெல்லியதாக இருக்கலாம் - சுமார் 3 மில்லிமீட்டர்கள். ப்ளெக்ஸிகிளாஸ் குளோரோஃபார்ம் அல்லது டிக்ளோரோஎத்தேன் மற்றும் பிளெக்ஸிகிளாஸ் ஷேவிங்ஸ் ஆகியவற்றால் செய்யப்பட்ட ஒரு சிறப்பு பசை மூலம் ஒன்றாக ஒட்டப்படுகிறது. அனைத்து வேலைகளும் பேட்டை இயங்குவதன் மூலம் மட்டுமே மேற்கொள்ளப்படுகின்றன.

வீட்டின் வெளிப்புற சுவரில் 5-6 சென்டிமீட்டர் விட்டம் கொண்ட ஒரு துளை துளையிடப்படுகிறது, அதில் ஒரு ரப்பர் ஸ்டாப்பர் மற்றும் ஒரு கண்ணாடி வடிகால் குழாய் செருகப்படுகிறது. செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன்எரிவாயு முகமூடியிலிருந்து எரிபொருள் செல் வீட்டின் இரண்டாவது மற்றும் நான்காவது பெட்டிகளில் ஊற்றப்படுகிறது - இது ஒரு மின்முனையாகப் பயன்படுத்தப்படும்.

எரிபொருள் முதல் அறையில் சுற்றும், ஐந்தாவது காற்றில் நிரப்பப்பட்டிருக்கும், அதில் இருந்து ஆக்ஸிஜன் வழங்கப்படும். எலெக்ட்ரோடுகளுக்கு இடையில் ஊற்றப்படும் எலக்ட்ரோலைட், பாரஃபின் மற்றும் பெட்ரோல் கரைசலில் செறிவூட்டப்பட்டு, அது உள்ளே செல்வதைத் தடுக்கிறது. காற்று அறை. அவற்றுடன் இணைக்கப்பட்ட கம்பிகளுடன் கூடிய செப்பு தகடுகள் நிலக்கரியின் அடுக்கில் வைக்கப்படுகின்றன, இதன் மூலம் மின்னோட்டம் வடிகட்டப்படும்.

கூடியிருந்த ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் 1: 1 விகிதத்தில் தண்ணீரில் நீர்த்த ஓட்காவுடன் சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது. விளைந்த கலவையில் காஸ்டிக் பொட்டாசியம் கவனமாக சேர்க்கப்படுகிறது: 70 கிராம் பொட்டாசியம் 200 கிராம் தண்ணீரில் கரைக்கப்படுகிறது.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலத்தை சோதிப்பதற்கு முன், எரிபொருள் முதல் அறையிலும், எலக்ட்ரோலைட் மூன்றாவது அறையிலும் ஊற்றப்படுகிறது. மின்முனைகளுடன் இணைக்கப்பட்ட வோல்ட்மீட்டரின் வாசிப்பு 0.7 முதல் 0.9 வோல்ட் வரை மாறுபடும். உறுதி செய்ய தொடர்ச்சியான செயல்பாடுஉறுப்பு, செலவழிக்கப்பட்ட எரிபொருள் அகற்றப்பட வேண்டும், மேலும் புதிய எரிபொருளை ரப்பர் குழாய் மூலம் ஊற்ற வேண்டும். குழாயை அழுத்துவதன் மூலம், எரிபொருள் விநியோக விகிதம் சரிசெய்யப்படுகிறது. அத்தகைய ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள், வீட்டில் கூடியிருந்தன, சிறிய சக்தி உள்ளது.

வேலையின் உரை படங்கள் மற்றும் சூத்திரங்கள் இல்லாமல் வெளியிடப்படுகிறது.
முழு பதிப்புவேலை "பணி கோப்புகள்" தாவலில் PDF வடிவத்தில் கிடைக்கும்

வளர்ந்து வரும் ஆற்றல் நுகர்வு தேவைகளுக்கு அதன் நம்பிக்கைக்குரிய ஆதாரங்களுக்கான தேடல் தேவைப்படுகிறது. இதைத் தீர்ப்பதில் பிரச்சனைகள்எரிபொருள் செல்கள் எனப்படும் தற்போதைய ஆதாரங்கள் முக்கிய பங்கு வகிக்க முடியும்.

இந்த திட்டத்தின் நோக்கம்- எரிபொருள் கலங்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகளை நன்கு அறிந்த பிறகு, இந்த வகை மின் ஆற்றல் மூலத்தின் வேலை மாதிரியை உருவாக்கவும். வேலை பணி: எரிபொருள் கலங்களின் செயல்பாட்டின் அடிப்படைகள் குறித்த கோட்பாட்டுப் பொருளைப் படித்து, இந்த தற்போதைய ஆதாரங்களின் தற்போதைய வகைகளைப் பற்றி நன்கு அறிந்த பிறகு, உறுப்புகளின் அசல் மாதிரியை உருவாக்கவும். பல்வேறு இடைநிலை சாதனங்களைப் பயன்படுத்தாமல் எரிபொருள் ஆற்றலை நேரடியாக மின் ஆற்றலாக மாற்றுவதால் இந்த தற்போதைய ஆதாரம் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.

கருதுகோள் -எரிபொருள் கலத்தின் அசல் மாதிரியை சுயாதீனமாக உருவாக்கி உருவாக்கும் திறன். ஆய்வு பொருள்: தற்போதைய ஆதாரங்கள் - எரிபொருள் செல்கள். ஆய்வுப் பொருள்- தொழில்நுட்ப மற்றும் மின் பண்புகள்இந்த தற்போதைய ஆதாரங்கள். ஆராய்ச்சி முறைகள்- தேவையான கோட்பாட்டுப் பொருளைப் படிப்பது, ஒரு கார எலக்ட்ரோலைட்டுடன் ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் கலத்திற்கான உங்கள் சொந்த செயல்பாட்டு எரிபொருள் கலத்தை உருவாக்குவதற்கான சோதனைகளைச் செய்தல் மற்றும் அதன் விளைவாக வரும் தற்போதைய மூலத்தின் செயல்பாட்டைச் சோதித்தல். நடைமுறை முக்கியத்துவம் மற்றும் பொருத்தம்எரிபொருள் செல்கள் எரிபொருளின் இரசாயன ஆற்றலை நேரடியாக மின்சாரம், வெப்பம் மற்றும் தண்ணீராக மாற்றுவதால், திட்டங்கள் மிகவும் சுவாரஸ்யமானவை மற்றும் நம்பிக்கைக்குரியவை. எனவே, அவை மிகவும் திறமையானவை, அமைதியானவை, மாசுபடுத்தாதவை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன.

புதுமைதிட்டம்: அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைட்டுடன் ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் கலத்திற்கு உங்களின் சொந்த திறமையான எரிபொருள் கலத்தை உருவாக்குதல் (ஆசிரியர் மைக்ரோ சேனல் பிளேட்டை புரோட்டான்-பரிமாற்ற சவ்வு மற்றும் ஊசி வடிவ மாலிப்டினம் ஆக்சைட்டின் ஒற்றை படிகங்களை தங்கத்துடன் பிளாட்டினம் இல்லாததாக பயன்படுத்தினார். வினையூக்கி).

2. தத்துவார்த்த பகுதி.

2.1 எரிபொருள் செல்கள்

எரிபொருள் செல் - ஒரு மின்வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் ஹைட்ரஜன் நிறைந்த எரிபொருளிலிருந்து நேரடி மின்னோட்டத்தையும் வெப்பத்தையும் திறமையாக உற்பத்தி செய்யும் சாதனம்.

ஒரு எரிபொருள் செல் (FC) ஒரு மின்கலத்தைப் போன்றது, அது ஒரு இரசாயன எதிர்வினை மூலம் நேரடி மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது. பேட்டரியைப் போலவே, இது ஒரு அனோட், ஒரு கேத்தோடு மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், பேட்டரிகளைப் போலல்லாமல், எரிபொருள் செல்கள் மின் ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியாது மற்றும் வெளியேற்றுவதில்லை அல்லது ரீசார்ஜ் செய்ய மின்சாரம் தேவைப்படாது. எரிபொருள் செல்கள் எரிபொருள் மற்றும் காற்று விநியோகத்தை கொண்டிருக்கும் வரை தொடர்ந்து மின்சாரத்தை உருவாக்க முடியும்.

முதல் எரிபொருள் செல்கள் 100 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு தோன்றிய போதிலும், "சிறந்த" எரிபொருள் கலத்தை உருவாக்க இன்னும் முடியவில்லை. தற்போதுள்ள எரிபொருள் செல்கள் அதன்படி கட்டப்பட்டுள்ளன பல்வேறு திட்டங்கள், அறை வெப்பநிலையில் இருந்து பல நூறு டிகிரி வரை வெப்பநிலையில் செயல்பட, திரவ அல்லது வாயு எரிபொருளைப் பயன்படுத்தவும். அவர்கள் அனைவருக்கும் பொதுவானது என்னவென்றால், எரிபொருள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றம் இரண்டும் வெளிப்புற தொட்டிகளில் இருந்து வழங்கப்படுகின்றன. எனவே, எரிபொருள் செல் உற்பத்தி செய்யக்கூடிய மின் ஆற்றலின் அளவு இந்த வெளிப்புற சேமிப்பு அலகுகளின் திறனால் மட்டுமே வரையறுக்கப்படுகிறது. அவர்களின் திறன் கிட்டத்தட்ட முடிவற்றதாக இருக்கலாம்.

நன்மைகள். பாரம்பரிய வோல்டாயிக் செல்கள் அல்லது பேட்டரிகள் போலல்லாமல், இதில் எரிபொருள் மற்றும் ஆக்சிடரைசர் வீடுகளுக்குள் சேமித்து வைக்கப்பட்டு, அவற்றை மாற்றவோ அல்லது சேர்க்கவோ முடியாது ஒரு ஆரம்ப தொடக்க செயல்முறை). அதே எரிபொருளைப் பயன்படுத்தும் மற்றும் மின்சார ஜெனரேட்டருடன் இணைக்கப்பட்ட பாரம்பரிய இயந்திரங்களுடன் ஒப்பிடும்போது திரவ எரிபொருளைப் பயன்படுத்தும் எரிபொருள் செல்கள் கணிசமாக அதிக செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன. ஒரு எரிபொருள் செல் எரிபொருளின் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்வினையை இடைநிலை சாதனங்கள் இல்லாமல் நேரடியாக மின் ஆற்றலாக மாற்றுகிறது.

குறைகள். பிளாட்டினம் வினையூக்கிகளின் அதிக விலை இதில் அடங்கும், அவை கட்டாயமாகும் ஒருங்கிணைந்த பகுதிபல வகையான எரிபொருள் செல்கள். அசுத்தமான எரிபொருளைப் பயன்படுத்தும் விஷயத்தில் அத்தகைய வினையூக்கியின் மீளமுடியாத "விஷம்" சாத்தியம். இதன் விளைவாக, எரிபொருள் கலத்தின் முழுமையான இயலாமை, அல்லது ஒரே நேரத்தில் செயல்திறனில் சரிவுடன் சக்தி இழப்பு. ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் செல்கள் விஷயத்தில் அதிக அளவு ஹைட்ரஜனை பாதுகாப்பாக சேமிப்பதில் சிக்கல் உள்ளது. அடுத்த குறைபாடு குறுகிய கால உச்ச சக்திகளை வழங்குவதற்கு எரிபொருள் செல்கள் இயலாமை ஆகும். (நீங்கள் பாரம்பரிய வடிவமைப்புகளின் பேட்டரிகளை கூடுதலாக நிறுவ வேண்டும்).

தற்போது, ​​பயனுள்ள பிளாட்டினம் இல்லாத வினையூக்கிகள் மற்றும் புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வுகளுக்கான தேடல் உள்ளது, அத்துடன் மின்முனைகளின் வடிவமைப்பை மேம்படுத்துதல் மற்றும் வாகனங்களுக்கு எரிபொருள் செல்களைப் பயன்படுத்துவதில் எரிபொருள் சேமிப்பு முறைகளை மேம்படுத்துதல்.

2. 2. எரிபொருள் செல்கள் வகைகள்

சில வகையான எரிபொருள் செல்களைப் பார்ப்போம். எரிவாயு, நிலக்கரி, எரிபொருள் எண்ணெய் போன்றவற்றால் இயங்கும் உள் எரிப்பு இயந்திரங்கள் அல்லது விசையாழிகள் போன்ற பிற மின்சார ஜெனரேட்டர்களைப் போலல்லாமல், எரிபொருள் செல்கள் எரிபொருளை எரிப்பதில்லை. இதன் பொருள் சத்தமில்லாத உயர் அழுத்த சுழலிகள் இல்லை, உரத்த வெளியேற்ற சத்தம் இல்லை, அதிர்வுகள் இல்லை. எரிபொருள் செல்கள் ஒரு அமைதியான மின்வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் நேரடியாக மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன. செயல்பாட்டின் போது ஒரே உமிழ்வு பொருட்கள் நீராவி வடிவில் உள்ள நீர் மற்றும் ஒரு சிறிய அளவு கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகும், இது தூய ஹைட்ரஜன் எரிபொருளாக பயன்படுத்தப்பட்டால் அது வெளியிடப்படாது. FCகள் கூட்டங்களாகவும் பின்னர் தனித்தனி செயல்பாட்டு தொகுதிகளாகவும் இணைக்கப்படுகின்றன. பல்வேறு வகையான எரிபொருள் செல்கள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு பயன்பாட்டில் உள்ளன இரசாயன செயல்முறைகள். எரிபொருள் செல்கள் பொதுவாக அவற்றின் படி வகைப்படுத்தப்படுகின்றன இயக்க வெப்பநிலைமற்றும் எலக்ட்ரோலைட் வகைஅவர்கள் பயன்படுத்தும். சில வகையான எரிபொருள் செல்கள் நிலையான மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் பயன்படுத்த ஏற்றது, மற்றவை சிறிய சிறிய சாதனங்கள் அல்லது கார்களை இயக்குவதற்கு போன்றவை.

எரிபொருள் செல்கள் உயர் வெப்பநிலை மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை என பிரிக்கப்படுகின்றன.

குறைந்த வெப்பநிலை எரிபொருள் செல்கள் எரிபொருளாக ஒப்பீட்டளவில் தூய ஹைட்ரஜன் தேவைப்படுகிறது. இது பெரும்பாலும் முதன்மை எரிபொருளை (இயற்கை வாயு போன்றவை) தூய ஹைட்ரஜனாக மாற்றுவதற்கு எரிபொருள் செயலாக்கம் தேவைப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை கூடுதல் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது மற்றும் சிறப்பு உபகரணங்கள் தேவை.

உயர் வெப்பநிலை எரிபொருள் செல்கள் இந்த கூடுதல் செயல்முறை தேவையில்லை, ஏனெனில் அவை உயர்ந்த வெப்பநிலையில் எரிபொருளின் "உள் மாற்றத்தை" மேற்கொள்ள முடியும், அதாவது ஹைட்ரஜன் உள்கட்டமைப்பில் முதலீடு செய்ய வேண்டிய அவசியமில்லை. .

2.2.1. பாலிமர் பரிமாற்ற சவ்வு கொண்ட எரிபொருள் செல்

பாலிமர் பரிமாற்ற சவ்வு எரிபொருள் செல் (PEMFC) நம்பிக்கைக்குரிய எரிபொருள் செல் தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகும். இது கொண்டுள்ளது:

1. ஆனோட்- எரிபொருள் கலத்தின் எதிர்மறை முனையம். இது எலக்ட்ரான்களை நடத்துகிறது, அவை ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளிலிருந்து வெளியிடப்படுகின்றன, அதன் பிறகு எலக்ட்ரான்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன வெளிப்புற சுற்று. இது பொறிக்கப்பட்ட சேனல்களைக் கொண்டுள்ளது, இதன் மூலம் ஹைட்ரஜன் வாயு வினையூக்கியின் மேற்பரப்பில் சமமாக விநியோகிக்கப்படுகிறது.

2.கத்தோட்- எரிபொருள் கலத்தின் நேர்மறை முனையம், வினையூக்கியின் மேற்பரப்பில் ஆக்ஸிஜனை விநியோகிப்பதற்கான சேனல்களையும் கொண்டுள்ளது. இது வினையூக்கியின் வெளிப்புற சுற்றுகளிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை மீண்டும் நடத்துகிறது, அங்கு அவை ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அயனிகளுடன் இணைந்து தண்ணீரை உருவாக்க முடியும்.

3.எலக்ட்ரோலைட் - புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு. இது நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிகளை மட்டுமே நடத்தும் மற்றும் எலக்ட்ரான்களைத் தடுக்கும் ஒரு சிறப்பாக சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட பொருள். PEMFC உடன், சவ்வு சரியாகச் செயல்பட மற்றும் நிலையாக இருக்க நீரேற்றம் செய்யப்பட வேண்டும்.

4. வினையூக்கிஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் எதிர்வினை ஊக்குவிக்கும் ஒரு சிறப்பு பொருள். இது பொதுவாக கார்பன் காகிதம் அல்லது துணியில் பயன்படுத்தப்படும் பிளாட்டினம் நானோ துகள்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது. வினையூக்கி ஒரு மேற்பரப்பு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது பிளாட்டினத்தின் அதிகபட்ச மேற்பரப்பு ஹைட்ரஜன் அல்லது ஆக்ஸிஜனுக்கு வெளிப்படும்.

ஒரு எரிபொருள் கலத்தில் உள்ள எதிர்வினையானது சுமார் 0.7 V மட்டுமே உற்பத்தி செய்கிறது. மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்க, பல தனிப்பட்ட எரிபொருள் செல்கள் இணைக்கப்பட வேண்டும்.

2.2.2. ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் செல்

இது ஒரு இரசாயன மின்னோட்ட மூலமாகும், இதில் தொடர்ச்சியான விநியோகம் செயலில் உள்ள பொருட்கள்வெளியில் இருந்து மின்வேதியியல் எதிர்வினை மண்டலத்திற்கு. அரிசி. 1.இது நீர்நிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகளைப் பயன்படுத்தி சாதாரண அல்லது சற்று உயர்ந்த வெப்பநிலையில் செயல்படுகிறது. இந்த வகை கூறுகள் பொருத்தமான மின்சாரம் கடத்தும் பொருட்களிலிருந்து (நிலக்கரி, நிக்கல் போன்றவை) செய்யப்பட்ட நுண்ணிய மின்முனைகளால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, அவை ஓரளவு எலக்ட்ரோலைட்டுடன் செறிவூட்டப்படுகின்றன, ஆனால் வாயு ஊடுருவலைத் தக்கவைத்துக்கொள்கின்றன. செயலில் உள்ள வாயுக்கள் (ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன்) நுழையும் துளைகளின் உள் மேற்பரப்பில், மின்முனை செயல்முறைகள் நிகழ்கின்றன, இது உறிஞ்சப்பட்ட வாயுக்களை அயனி நிலைக்கு மாற்றுவதைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஒரு மூலமாகும். மின்னோட்ட விசைஉறுப்பு.

முக்கிய நன்மைமுன்மொழியப்பட்ட ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் கலத்தின் தொடக்கத்தில் (உறுப்பின் உற்பத்தியின் போது) உருவாக்கப்பட்ட மின்முனைகளின் செறிவூட்டலின் அளவு கிட்டத்தட்ட மாறாமல் உள்ளது, ஏனெனில் தடிமனான எலக்ட்ரோலைட்டிலிருந்து மின்முனைகளின் தன்னிச்சையான செறிவூட்டல் ஏற்படாது. அல்லது இது ஒரு சிறிய அளவிற்கு மட்டுமே நிகழ்கிறது, இது மின்முனைகளின் உயர் நிலைத்தன்மையை தீர்மானிக்கிறது. அதிகரித்த வாயு அழுத்தம் இல்லாமல் தயாரிப்பு செயல்படுகிறது.

பாதகம்அதிகரித்த வாயு அழுத்தம் இல்லாமல் இயங்கும் மின்முனைகள், அத்தகைய மின்முனைகள் தாங்கக்கூடிய குறிப்பிடத்தக்க குறைந்த மின்னோட்ட அடர்த்தி ஆகும்.

நிக்கல், நிலக்கரி அல்லது பிற மின்சாரம் கடத்தும் பொருட்களால் ஆன அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் நுண்ணிய மின்முனைகள் கொண்ட ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் கலத்தை நாம் கூர்ந்து கவனிப்போம், வழங்கப்பட்ட வாயுவின் (குறிப்பாக, காற்று) அதிகப்படியான அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தாமல் இயங்குகிறது. TE வேறுபடுகிறது, மின்முனைகளின் படிப்படியான ஈரமாக்குதலைத் தடுக்கவும், அதே போல் வெளியேற்ற மின்னோட்டத்தின் நிலைத்தன்மை மற்றும் அளவை அதிகரிக்கவும், எலக்ட்ரோலைட் ஒரு தடிமனான நிலையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இரண்டு துருவமுனைப்புகளின் மின்முனைத் தகடுகள் (அல்லது அவற்றில் ஒன்று - முக்கியமாக நேர்மறை) ஒன்றுக்கொன்று இணையாகவும், மின்முனைத் தகட்டின் விமானத்திற்கு செங்குத்தாகவும் அமைந்துள்ள அதிக எண்ணிக்கையிலான குறுகிய மெல்லிய தட்டுகளால் ஆனது. அவை எலக்ட்ரோலைட்டால் செறிவூட்டப்பட்ட மெல்லிய நுண்ணிய கேஸ்கட்களால் பகுதிகளாக பிரிக்கப்படுகின்றன, மீதமுள்ளவை வாயுவுடன் (எதிர்மறை மின்முனைக்கு ஹைட்ரஜன் மற்றும் நேர்மறை மின்முனைக்கு ஆக்ஸிஜன் அல்லது காற்று).

அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைட் கொண்ட ஆக்ஸிஜன்-ஹைட்ரஜன் செல் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய நவீன எரிபொருள் செல்களில் ஒன்றாகும். அவரது நன்மைகள்வடிவமைப்பின் ஒப்பீட்டு எளிமையில் உள்ளது, உயர் பட்டம்நம்பகத்தன்மை, வாயுக்கள் இல்லாமல் பயன்படுத்தும் திறன் சிறப்பு சுத்தம்மற்றும் குறைந்த பகுதி அழுத்தங்களில், வளிமண்டல ஆக்ஸிஜனின் பயன்பாடு உட்பட. கூடுதலாக, இந்த உறுப்பு மற்ற அமைப்புகளின் சிறந்த எரிபொருள் செல்களின் நன்மைகளைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது: ஒப்பீட்டளவில் நீண்ட காலத்திற்கு தொடர்ச்சியான செயல்பாடு, தீங்கு விளைவிக்கும் உமிழ்வு இல்லாதது, உயர் குணகம்செயலில் உள்ள பொருட்களின் பயன்பாடு, மின்னழுத்த நிலைத்தன்மை.

2.2.3. அல்கலைன் எரிபொருள் செல்கள் (ALFC)

அல்கலைன் எரிபொருள் செல்கள் (AFC) 1960 களின் நடுப்பகுதியில் இருந்து பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகும். அப்பல்லோ மற்றும் ஸ்பேஸ் ஷட்டில் திட்டங்களில் நாசாவால். இவற்றில் விண்கலங்கள்எரிபொருள் செல்கள் மின் ஆற்றலை உருவாக்குகின்றன மற்றும் குடிநீர். அல்கலைன் எரிபொருள் செல்கள் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் திறமையான செல்கள் ஒன்றாகும், மின் உற்பத்தி திறன் 70% வரை அடையும்.

அல்கலைன் எரிபொருள் செல்கள் எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைட்டின் அக்வஸ் கரைசலாகும், இது நுண்ணிய, உறுதிப்படுத்தப்பட்ட மேட்ரிக்ஸில் உள்ளது. பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு செறிவு எரிபொருள் கலத்தின் இயக்க வெப்பநிலையைப் பொறுத்து மாறுபடும், இது 65 ° C முதல் 220 ° C வரை இருக்கும். SHTE இல் உள்ள சார்ஜ் கேரியர் ஹைட்ராக்சில் அயனி (OH -) ஆகும், இது கேத்தோடிலிருந்து அனோடை நோக்கி நகரும், அங்கு அது ஹைட்ரஜனுடன் வினைபுரிந்து, நீர் மற்றும் எலக்ட்ரான்களை உருவாக்குகிறது. அனோடில் உற்பத்தி செய்யப்படும் நீர் மீண்டும் கேத்தோடிற்கு நகர்கிறது, மீண்டும் அங்கு ஹைட்ராக்சில் அயனிகளை உருவாக்குகிறது. எரிபொருள் செல், மின்சாரம் மற்றும் ஒரு துணை உற்பத்தியாக வெப்பம் ஆகியவை இந்த தொடர் எதிர்வினைகளின் விளைவாக உருவாகின்றன:

எதிர்முனையில் எதிர்வினை: 2H 2 + 4OH - => 4H 2 O + 4e - கேத்தோடில் எதிர்வினை: O 2 + 2H 2 O + 4e - => 4OH - அமைப்பின் பொதுவான எதிர்வினை: 2H 2 + O 2 => 2H 2 ஓ.

SHTE இன் நன்மை என்னவென்றால், அவற்றின் வினையூக்கிகளின் விலை குறைவாக இருப்பதால், அவை உற்பத்தி செய்வதற்கு மலிவானவை. கூடுதலாக, SHFCகள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலையில் செயல்படுகின்றன மற்றும் மிகவும் திறமையான எரிபொருள் செல்களில் ஒன்றாகும்.

ஒன்று சிறப்பியல்பு அம்சங்கள் SHTE - CO 2 க்கு அதிக உணர்திறன், இது எரிபொருள் அல்லது காற்றில் இருக்கலாம். CO 2 எலக்ட்ரோலைட்டுடன் வினைபுரிகிறது, விரைவாக அதை விஷமாக்குகிறது, மேலும் எரிபொருள் செல்களின் செயல்திறனை வெகுவாகக் குறைக்கிறது. எனவே, SHTE இன் பயன்பாடு விண்கலம் மற்றும் நீருக்கடியில் உள்ள வாகனங்கள் போன்ற மூடப்பட்ட இடங்களுக்கு மட்டுமே. மேலும், CO, H 2 O மற்றும் CH 4 போன்ற மூலக்கூறுகள் மற்ற எரிபொருள் செல்களுக்கு பாதுகாப்பானவை, மேலும் சிலவற்றிற்கு எரிபொருளாகவும் செயல்படுகின்றன, SHFC க்கு தீங்கு விளைவிக்கும்.

3. பரிசோதனை பகுதி

சோதனைகளை மேற்கொள்ள, ஒரு கார எலக்ட்ரோலைட் (KOH கரைசல்) உடன் ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் கலத்தின் வேலை மாதிரியை உருவாக்க முடிவு செய்யப்பட்டது. அத்தகைய கலத்தின் செயல்பாட்டிற்கு ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் வாயுக்கள் தேவைப்படுவதால், அவற்றின் தொடர்ச்சியான உற்பத்திக்கான ஒரு சாதனத்தை தயாரிப்பது அவசியமாக இருந்தது - ஒரு மின்னாற்பகுப்பு. செயல்பாட்டின் போது செல் வெப்பமடைகிறது என்ற உண்மையின் காரணமாக, எலக்ட்ரோலைசர் ஒரு பெல்டியர் உறுப்பை அடிப்படையாகக் கொண்ட தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிர்சாதனப்பெட்டியின் அடிப்படையில் எரிவாயு குளிரூட்டியுடன் கூடுதலாக வழங்கப்பட்டது. எலக்ட்ரோலைசர் 35 - 40 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையிலும் சூடேற்றப்படுகிறது.

3.1 எரிபொருள் கலத்தின் உருவாக்கம்

எரிபொருள் செல் என்பது மூன்று அடுக்கு சாண்ட்விச் அமைப்பாகும். பக்கங்களிலும் 8 x 8 செமீ மற்றும் தடிமன் 7 மிமீ. தட்டு வடிவமைப்பின் அடிப்படையானது வெளிப்படையான பாலிகார்பனேட்டால் ஆனது. படம் 2 பக்கத் தட்டின் காட்சியைக் காட்டுகிறது. எரிவாயு விநியோகத்திற்கான பொருத்துதல்கள், மின் தொடர்பு மற்றும் கட்டமைப்பை முழுவதுமாக இறுக்கும் திருகுகள் ஆகியவை தெரியும். படம் 3 இறுதி மேற்பரப்பில் இருந்து எரிபொருள் கலத்தின் காட்சியைக் காட்டுகிறது.

மையப் பகுதியில் ஒரு வட்ட சாளரம் உள்ளது, அதில் ஒரு புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு ஒட்டப்படுகிறது. ஒரு மைக்ரோ சேனல் தட்டு ஒரு சவ்வாக பயன்படுத்தப்பட்டது. எலக்ட்ரோலைட், 5% KOH கரைசல், தந்துகி சக்திகளின் காரணமாக சவ்வு சேனல்களில் நன்கு தக்கவைக்கப்படுகிறது. அதிக எண்ணிக்கையிலான மைக்ரான் அளவிலான துளைகள் ஒரு மின்கடத்தா இன்சுலேட்டரான தட்டு வழியாக புரோட்டான்களின் தடையின்றி போக்குவரத்துக்கு உறுதியளிக்கிறது. இது காஸ்டிக் பொட்டாசியம் KOH ஐ நோக்கி வேதியியல் ரீதியாக செயலற்றது. தோற்றம்மைக்ரோ சேனல் தட்டு கொண்ட மையப் பகுதி படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

எரிபொருள் கலத்தின் பக்கங்களில் ஒட்டப்பட்டது அலுமினிய தகடு, இது மின்முனைகளுக்கான மின் தொடர்பு. மின்முனைகள் கார்பன் உணரப்பட்ட வட்டுகள். எரிபொருள் கலத்தின் வெற்றிகரமான செயல்பாட்டிற்கான அடிப்படைத் தேவைகளை கார்பன் பூர்த்தி செய்கிறது, அதாவது அதிக மின் கடத்துத்திறன், வாயுப் பாதைக்கான கட்டமைப்பின் போரோசிட்டி மற்றும் மேற்பரப்பு மேம்பாடு திறமையான வேலைவினையூக்கி, அத்துடன் KOH எலக்ட்ரோலைட்டைப் பொறுத்து இரசாயன செயலற்ற தன்மை. இரண்டு பக்க பாகங்கள் உள்ளன. தட்டின் தோற்றம் படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

சுற்றளவு முழுவதும், எரிபொருள் செல் 9 திருகுகளைப் பயன்படுத்தி ஒரு தொகுப்பில் கூடியிருக்கிறது. பக்க பாகங்களில் வாயுவை வழங்குவதற்கும் அகற்றுவதற்கும் பொருத்துதல்கள் உள்ளன.

3.2 ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனை தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்ய எலக்ட்ரோலைசர் உற்பத்தி

எலக்ட்ரோலைசரின் முக்கிய பகுதி 10% KOH கரைசலுடன் நிரப்பப்பட்ட U- வடிவ கண்ணாடி குழாய் ஆகும். மின்சாரத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரின் சிதைவின் மூலம் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. குழாயின் திறந்த முழங்கைகளில் செருகப்பட்ட மேல் ரப்பர் பிளக்குகள் வழியாக மின்முனைகள் அனுப்பப்படுகின்றன. முழுமையாக கூடியிருந்த மின்னாற்பகுப்பின் வெளிப்புறக் காட்சி, அதனுடன் இணைக்கப்பட்ட எரிபொருள் கலம் - படம். 6. செயல்பாட்டின் போது உருவாகும் வாயுக்கள் மேல் பகுதிகளுடன் இணைக்கப்பட்ட குழாய்களின் அமைப்பு மூலம் அகற்றப்படுகின்றன கண்ணாடி குழாய். காய்ச்சி வடிகட்டிய நீர் குறிப்பிடத்தக்க எதிர்ப்பைக் கொண்டிருப்பதாலும், அதன் சிதைவின் வீதம் மிகக் குறைவாக இருப்பதாலும், தண்ணீரில் ஒரு காரம் சேர்க்கப்படுகிறது - காஸ்டிக் பொட்டாசியம் KOH. எதிர்ப்பு கூர்மையாக குறைகிறது, மின்னோட்டம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் அதன் விளைவாக, ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக நீர் சிதைவு விகிதம். இரசாயன எதிர்ப்பிற்காக, கரைசலில் மூழ்கியிருக்கும் மின்முனைகள் நிக்கல் மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

செயல்பாட்டின் போது, ​​நீரின் சிதைவு காரணமாக எலக்ட்ரோலைட் அளவு குறைகிறது மற்றும் புதிய பகுதிகளை நீர் சேர்ப்பதன் மூலம் நிலைக்கு கொண்டு வர வேண்டும். இந்த வழக்கில், காரம் உட்கொள்ளப்படுவதில்லை. எலக்ட்ரோலைசரை அழுத்தாமல் நீர் மட்டத்தை நிரப்ப, தண்ணீருடன் ஒரு சிரிஞ்ச் மேல் ரப்பர் பிளக்குகளில் ஒன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளது. 14 V மின்னழுத்தத்திலும் 2 A மின்னோட்டத்திலும் எலக்ட்ரோலைசரின் ஒரு மணிநேர செயல்பாட்டில், சுமார் 120 செமீ 3 எச் 2 மற்றும் 60 செமீ 3 ஓ 2 உருவாகின்றன. பரிசோதனையை மேற்கொள்ள எரிவாயு உற்பத்தி விகிதம் போதுமானது. மேலும், H 2 மற்றும் O 2 கலவையின் வெடிக்கும் தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு, அவற்றின் உற்பத்தி விகிதம் அறையில் வெடிக்கும் வாயு உருவாவதற்கு போதுமானதாக இல்லை. ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் ஒவ்வொன்றும் அவற்றின் சொந்த கோடுகள் வழியாக நுழைகின்றன, எரிபொருள் கலத்திற்குள் மட்டுமே இணைகின்றன. வாயுக்களின் ஓட்டம் நேரடியாக எரிபொருள் கலத்தில் செலுத்தப்படலாம் அல்லது கோடுகளுடன் இணைக்கப்பட்ட 60 செமீ 3 அளவு கொண்ட ஊசிகளில் சேமிக்கப்படும். இந்த வழக்கில், கலத்திற்கு வாயுக்களின் ஓட்டம் ரோலர் கவ்விகளால் தடுக்கப்படுகிறது.

மின்னாற்பகுப்பின் அனைத்து முக்கிய கூறுகளும் இணைப்புகள் மற்றும் கவ்விகளைப் பயன்படுத்தி உலகளாவிய நிலைப்பாட்டில் ஏற்றப்படுகின்றன. மின் ஆதாரம் ஒரு ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட ஆய்வக மின்சாரம் ஆகும். சிதைவு செயல்பாட்டின் போது உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் ஒரு பெல்டியர் உறுப்பைப் பயன்படுத்தி குளிர்விப்பான் வழியாக செல்கிறது. குளிர்விப்பான் உண்மையில் ஒரு பெல்டியர் உறுப்பு ஆகும், அதன் குளிர் சந்திப்பில், வெப்ப-கடத்தும் பேஸ்ட் KPT-8 ஐப் பயன்படுத்தி, ஒரு அலுமினிய தட்டு நிறுவப்பட்டுள்ளது. செப்பு குழாய்கள்வாயுக்களின் ஓட்டத்திற்கு. எரிவாயு ஓட்ட விகிதம் குறைவாக உள்ளது. எனவே, வாயு வெளியேறும் இடத்தில் +10 °C வெப்பநிலையிலும், நுழைவாயிலில் +20 °C வெப்பநிலையிலும் குளிர்விக்க நேரம் உள்ளது. சூடான சந்தி கட்டாய காற்று ஓட்டத்துடன் ஒரு செப்பு தகடு ரேடியேட்டர் மூலம் குளிர்விக்கப்படுகிறது. ரேடியேட்டர் வெப்ப-கடத்தும் பேஸ்ட் KPT-8 ஐப் பயன்படுத்தி பெல்டியர் தனிமத்தின் சூடான சந்திப்பிலும் சரி செய்யப்படுகிறது. படம்.7.

இதனால், வாயுக்கள் முன்கூட்டியே குளிர்விக்கப்படுகின்றன, இது அவற்றின் அடர்த்தியை அதிகரிக்கிறது மற்றும் குளிர்விக்க கட்டாயப்படுத்த நடவடிக்கை எடுக்காமல் செல்லைப் பயன்படுத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது. மின்சாரத்தை உருவாக்கும் செயல்பாட்டில், ஆக்ஸிஜனுடன் ஹைட்ரஜனின் தொடர்புகளின் விளைவாக செல் சுய வெப்பத்திற்கு உட்பட்டது. செல் செயல்படும் போது மின்சாரம் உற்பத்தியாகி தண்ணீர் உற்பத்தியாகிறது. இந்த செயல்முறை முக்கியமாக ஆக்ஸிஜன் வளிமண்டலத்தில் ஹைட்ரஜனை எரிப்பதாகும். எனவே, கலத்தின் வெப்பம் சாதாரணமானது. 5 A இன் தற்போதைய நுகர்வு என்பது மின்னாற்பகுப்பு, பெல்டியர் உறுப்பு மற்றும் பெல்டியர் தனிமத்தின் சூடான சந்திப்பை குளிர்விக்கும் மின்விசிறி ஆகியவற்றால் நுகரப்படும் மின்னோட்டத்தின் கூட்டுத்தொகையாகும்.

மாலிப்டினம் ஆக்சைட்டின் தங்கம்-செயல்படுத்தப்பட்ட ஊசி வடிவ ஒற்றைப் படிகங்கள் ஒரு வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது எரிபொருள் கலத்தின் செயல்திறனை உறுதிப்படுத்த, வினையூக்கிகள் இல்லாத கலத்தைக் கொண்டு ஒரு சோதனை மேற்கொள்ளப்பட்டது. நோக்கம்: கலத்தின் EMF ஐ அளவிடுதல். கூடியிருந்த கலத்தை எலக்ட்ரோலைசருடன் இணைத்த பிறகு, நுண்ணிய மின்முனைகளிலிருந்து வளிமண்டல வாயுக்களை அகற்றுவதை உறுதி செய்வதற்காக 15 நிமிடங்களுக்கு ஒரு வாயு ஓட்டத்தில் வைக்கப்பட்டது. சோதனைக்கு முன், செல் பிரிக்கப்பட்டது. புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு ஒரு எலக்ட்ரோலைட் கரைசலுடன் ஈரப்படுத்தப்பட்டது - 5% KOH தீர்வு. பெறப்பட்ட அதிகபட்ச EMF மதிப்பு: 15.5 mV. அந்த. வினையூக்கிகள் இல்லாமல், H 2 மற்றும் O 2 தொடர்பு கொள்கின்றன, ஆனால் சிறிது மட்டுமே.

அடுத்த சோதனையில், கார்பன் நுண்துளை மின்முனைகளின் இறுதிப் பகுதிகளில் தங்கம் கலந்த மாலிப்டினம் ஆக்சைட்டின் ஊசி வடிவ ஒற்றைப் படிகங்களைக் கொண்ட ஒரு வினையூக்கி அடுக்கு. இதற்காக செல் அகற்றப்பட்டது. வினையூக்கி இரண்டு மின்முனைகளிலும் பயன்படுத்தப்பட்டது. நொறுக்கப்பட்ட வினையூக்கி (படம் 8) மின்முனையின் மேற்பரப்பில் ஊற்றப்பட்டு சமமாக விநியோகிக்கப்பட்டது. இது அலுமினிய பூச்சு எதிர்கொள்ளும் மின்முனையின் ஒரு பகுதியில் இருந்தது. செல் அசெம்பிள் செய்யப்பட்டு எலக்ட்ரோலைசருடன் இணைக்கப்பட்டது. அவள் 15 நிமிடங்கள் வாயுக்களின் ஓட்டத்தில் வைக்கப்பட்டாள். வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்தும் போது அதிகபட்ச EMF மதிப்பு: 600 mV. அந்த. வினையூக்கியானது ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்சிஜனை ஒன்றுக்கொன்று வினைபுரியும் அளவை கணிசமாக அதிகரித்தது. (சிறந்தது பிரபலமான வடிவமைப்புகள்அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் பிளாட்டினம் அடிப்படையிலான வினையூக்கிகள் கொண்ட ஒத்த எரிபொருள் செல்கள் 1V ஐ விட சற்றே அதிகமான emf ஐக் கொண்டுள்ளன.)

4. முடிவு

திட்ட முடிவுகள்: 1. படித்தது தத்துவார்த்த அடித்தளங்கள்அல்கலைன் எலக்ட்ரோலைட்டுடன் ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் எரிபொருள் செல்களின் செயல்பாடு. 2. மைக்ரோசனல் தகடு மற்றும் கார்பன் நுண்துளை மின்முனைகளால் செய்யப்பட்ட புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு கொண்ட எரிபொருள் கலத்தின் இயக்க டிஸ்மவுண்டபிள் மாதிரி தயாரிக்கப்பட்டது. 3. ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனை உற்பத்தி செய்வதற்காக எலக்ட்ரோலைசர் தயாரிக்கப்பட்டது. 4. ஒரு சோதனை நடத்தப்பட்டது பயனுள்ள பயன்பாடுதங்கம் கலந்த MoO 3 ஊசி வடிவ ஒற்றைப் படிகங்களுக்கு பிளாட்டினம் இல்லாத வினையூக்கியாக.

5. இலக்கியம்

1. “Yusti E., Vinzel A. எரிபொருள் கூறுகள். - எம்.: மிர், 1964. - 305 பக்.

2 http vezdehod-strannik.ru

3. http://att-vesti.neva.ru/J33-2.HTM

4. வி.என். வரிபேவ், எம்.ஏ. தசோயன். இரசாயன தற்போதைய ஆதாரங்கள்: - எம்.: மிர், 1990. - 240 சி.

5. https://postnauka.ru/faq/59642#!

6. விண்ணப்பங்கள்

அரிசி. 1 - எரிபொருள் செல் செயல்பாட்டின் போது நிகழும் செயல்முறைகள்

அரிசி. 2 - எரிபொருள் செல். அரிசி. 3 - இறுதி மேற்பரப்பில் இருந்து பார்க்கவும்

அரிசி. 4 - சவ்வு கொண்ட மத்திய பகுதி படம். 5 - பக்க கவர்.

அரிசி. 7 - பெல்டியர் உறுப்பை அடிப்படையாகக் கொண்ட தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டி

அரிசி. 8 a - வினையூக்கி (மாலிப்டினம் ஆக்சைடு MoO 3 ) உருப்பெருக்கம் 400 மடங்கு; b - அணுசக்தி நுண்ணோக்கியில் படம் (கூட்டு பயன்பாட்டு மையம், வடக்கு ஒசேஷியன் மாநில பல்கலைக்கழகம்)

அறிவு மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் சூழலியல்: ஹைட்ரஜன் ஆற்றல் மிகவும் திறமையான தொழில்களில் ஒன்றாகும், மேலும் எரிபொருள் செல்கள் புதுமையான தொழில்நுட்பங்களில் முன்னணியில் இருக்க அனுமதிக்கின்றன.

எரிபொருள் செல் என்பது ஒரு மின்வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் ஹைட்ரஜன் நிறைந்த எரிபொருளிலிருந்து நேரடி மின்னோட்டத்தையும் வெப்பத்தையும் திறமையாக உற்பத்தி செய்யும் ஒரு சாதனமாகும்.

ஒரு எரிபொருள் கலமானது ஒரு மின்கலத்தைப் போன்றது, அது இரசாயன எதிர்வினை மூலம் நேரடி மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது. மீண்டும், ஒரு மின்கலத்தைப் போலவே, எரிபொருள் கலத்திலும் ஒரு அனோட், ஒரு கேத்தோடு மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் ஆகியவை அடங்கும். இருப்பினும், பேட்டரிகளைப் போலல்லாமல், எரிபொருள் செல்கள் மின் ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியாது மற்றும் வெளியேற்றுவதில்லை அல்லது ரீசார்ஜ் செய்ய மின்சாரம் தேவைப்படாது. எரிபொருள் செல்கள் எரிபொருள் மற்றும் காற்று வழங்கல் இருக்கும் வரை தொடர்ந்து மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய முடியும். செயல்படும் எரிபொருள் கலத்தை விவரிப்பதற்கான சரியான சொல் செல்களின் அமைப்பாகும், ஏனெனில் அதற்கு சில துணை அமைப்புகள் சரியாக செயல்பட வேண்டும்.

உள் எரிப்பு இயந்திரங்கள் அல்லது எரிவாயு, நிலக்கரி, எரிபொருள் எண்ணெய் போன்றவற்றால் இயங்கும் விசையாழிகள் போன்ற பிற மின் உற்பத்தியாளர்களைப் போலல்லாமல், எரிபொருள் செல்கள் எரிபொருளை எரிப்பதில்லை. இதன் பொருள் சத்தமில்லாத உயர் அழுத்த சுழலிகள் இல்லை, உரத்த வெளியேற்ற சத்தம் இல்லை, அதிர்வுகள் இல்லை. எரிபொருள் செல்கள் ஒரு அமைதியான மின்வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கின்றன. எரிபொருள் கலங்களின் மற்றொரு அம்சம் என்னவென்றால், அவை எரிபொருளின் இரசாயன ஆற்றலை நேரடியாக மின்சாரம், வெப்பம் மற்றும் தண்ணீராக மாற்றுகின்றன.

எரிபொருள் செல்கள் அதிக திறன் கொண்டவை மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு, மீத்தேன் மற்றும் நைட்ரஸ் ஆக்சைடு போன்ற பசுமை இல்ல வாயுக்களை அதிக அளவில் உற்பத்தி செய்யாது. எரிபொருள் செல்களில் இருந்து வெளிவரும் ஒரே உமிழ்வு நீராவி வடிவில் உள்ள நீர் மற்றும் ஒரு சிறிய அளவு கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகும், இது தூய ஹைட்ரஜனை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தினால் அது வெளியிடப்படாது. எரிபொருள் செல்கள் கூட்டங்களாகவும் பின்னர் தனிப்பட்ட செயல்பாட்டு தொகுதிகளாகவும் இணைக்கப்படுகின்றன.

எரிபொருள் கலங்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை

எரிபொருள் செல்கள் எலக்ட்ரோலைட், கேத்தோடு மற்றும் அனோடைப் பயன்படுத்தி மின் வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் மின்சாரம் மற்றும் வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன.

அனோட் மற்றும் கேத்தோடானது புரோட்டான்களை நடத்தும் எலக்ட்ரோலைட்டால் பிரிக்கப்படுகின்றன. ஹைட்ரஜன் நேர்மின்வாயில் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் கேத்தோடிற்குப் பாய்ந்த பிறகு, ஒரு இரசாயன எதிர்வினை தொடங்குகிறது, இதன் விளைவாக மின்சாரம், வெப்பம் மற்றும் நீர் ஆகியவை உருவாகின்றன. அனோட் வினையூக்கியில், மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் எலக்ட்ரான்களை பிரிக்கிறது மற்றும் இழக்கிறது. ஹைட்ரஜன் அயனிகள் (புரோட்டான்கள்) எலக்ட்ரோலைட் மூலம் கேத்தோடிற்கு நடத்தப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் எலக்ட்ரான்கள் எலக்ட்ரோலைட் வழியாக அனுப்பப்பட்டு வெளிப்புற மின்சுற்று வழியாக பயணித்து, சாதனங்களை இயக்குவதற்குப் பயன்படுத்தக்கூடிய நேரடி மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகின்றன. கேத்தோடு வினையூக்கியில், ஒரு ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறு எலக்ட்ரானுடன் (வெளிப்புற தகவல்தொடர்புகளிலிருந்து வழங்கப்படுகிறது) மற்றும் உள்வரும் புரோட்டானுடன் இணைந்து, தண்ணீரை உருவாக்குகிறது, இது ஒரே எதிர்வினை தயாரிப்பு (நீராவி மற்றும்/அல்லது திரவ வடிவில்).

தொடர்புடைய எதிர்வினை கீழே:

எதிர்முனையில் எதிர்வினை: 2H2 => 4H+ + 4e-
கேத்தோடில் எதிர்வினை: O2 + 4H+ + 4e- => 2H2O
தனிமத்தின் பொதுவான எதிர்வினை: 2H2 + O2 => 2H2O

எரிபொருள் செல்கள் வகைகள்

பல்வேறு வகையான உள் எரிப்பு இயந்திரங்கள் இருப்பதைப் போலவே, உள்ளன பல்வேறு வகையானஎரிபொருள் செல்கள் - பொருத்தமான வகை எரிபொருள் கலத்தின் தேர்வு அதன் பயன்பாட்டைப் பொறுத்தது.எரிபொருள் செல்கள் அதிக வெப்பநிலை மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை என பிரிக்கப்படுகின்றன. குறைந்த வெப்பநிலை எரிபொருள் செல்கள் எரிபொருளாக ஒப்பீட்டளவில் தூய ஹைட்ரஜன் தேவைப்படுகிறது.

இது பெரும்பாலும் முதன்மை எரிபொருளை (இயற்கை வாயு போன்றவை) தூய ஹைட்ரஜனாக மாற்றுவதற்கு எரிபொருள் செயலாக்கம் தேவைப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை கூடுதல் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது மற்றும் சிறப்பு உபகரணங்கள் தேவை. உயர் வெப்பநிலை எரிபொருள் செல்களுக்கு இந்த கூடுதல் செயல்முறை தேவையில்லை, ஏனெனில் அவை உயர்ந்த வெப்பநிலையில் எரிபொருளை "உள்ளே மாற்ற" முடியும், அதாவது ஹைட்ரஜன் உள்கட்டமைப்பில் முதலீடு செய்ய வேண்டிய அவசியமில்லை.

உருகிய கார்பனேட் எரிபொருள் செல்கள் (MCFC).

உருகிய கார்பனேட் எலக்ட்ரோலைட் எரிபொருள் செல்கள் உயர் வெப்பநிலை எரிபொருள் செல்கள். உயர் இயக்க வெப்பநிலை எரிபொருள் செயலி இல்லாமல் இயற்கை எரிவாயு மற்றும் குறைந்த எரிபொருள் கலோரிஃபிக் மதிப்பு கொண்ட எரிபொருள் எரிவாயு நேரடியாக பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது உற்பத்தி செயல்முறைகள்மற்றும் பிற ஆதாரங்களில் இருந்து. இந்த செயல்முறை 1960 களின் நடுப்பகுதியில் உருவாக்கப்பட்டது. அப்போதிருந்து, உற்பத்தி தொழில்நுட்பம், செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மை ஆகியவை மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

RCFC இன் செயல்பாடு மற்ற எரிபொருள் கலங்களிலிருந்து வேறுபடுகிறது. இந்த செல்கள் உருகிய கார்பனேட் உப்புகளின் கலவையிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன. தற்போது, ​​இரண்டு வகையான கலவைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன: லித்தியம் கார்பனேட் மற்றும் பொட்டாசியம் கார்பனேட் அல்லது லித்தியம் கார்பனேட் மற்றும் சோடியம் கார்பனேட். கார்பனேட் உப்புகளை உருக மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டில் அதிக அளவு அயன் இயக்கத்தை அடைய, உருகிய கார்பனேட் எலக்ட்ரோலைட் கொண்ட எரிபொருள் செல்கள் செயல்படுகின்றன. உயர் வெப்பநிலை(650°C) செயல்திறன் 60-80% வரை மாறுபடும்.

650 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் சூடுபடுத்தப்படும் போது, ​​உப்புகள் கார்பனேட் அயனிகளுக்கு (CO32-) கடத்தியாக மாறும். இந்த அயனிகள் கேத்தோடிலிருந்து அனோடிற்குச் செல்கின்றன, அங்கு அவை ஹைட்ரஜனுடன் இணைந்து நீர், கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் இலவச எலக்ட்ரான்களை உருவாக்குகின்றன. இந்த எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற மின்சுற்று வழியாக மீண்டும் கேத்தோடிற்கு அனுப்பப்பட்டு, மின்சாரம் மற்றும் வெப்பத்தை ஒரு துணை தயாரிப்பாக உருவாக்குகிறது.

எதிர்முனையில் எதிர்வினை: CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e-
கேத்தோடில் எதிர்வினை: CO2 + 1/2O2 + 2e- => CO32-
தனிமத்தின் பொதுவான எதிர்வினை: H2(g) + 1/2O2(g) + CO2(கேத்தோடு) => H2O(g) + CO2(அனோட்)

உருகிய கார்பனேட் எலக்ட்ரோலைட் எரிபொருள் செல்களின் உயர் இயக்க வெப்பநிலை சில நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. அதிக வெப்பநிலையில், இயற்கை எரிவாயு உள்நாட்டில் சீர்திருத்தப்பட்டு, எரிபொருள் செயலியின் தேவையை நீக்குகிறது. கூடுதலாக, தாள் உலோகம் போன்ற நிலையான கட்டுமானப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான திறன் ஆகியவை நன்மைகளில் அடங்கும் துருப்பிடிக்காத எஃகுமற்றும் மின்முனைகளில் நிக்கல் வினையூக்கி. பல்வேறு தொழில்துறை மற்றும் வணிக நோக்கங்களுக்காக அதிக அழுத்த நீராவியை உருவாக்க கழிவு வெப்பம் பயன்படுத்தப்படலாம்.

எலக்ட்ரோலைட்டில் அதிக எதிர்வினை வெப்பநிலையும் அவற்றின் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. அதிக வெப்பநிலையைப் பயன்படுத்துவதற்கு உகந்த இயக்க நிலைமைகளை அடைய குறிப்பிடத்தக்க நேரம் தேவைப்படுகிறது, மேலும் ஆற்றல் நுகர்வு மாற்றங்களுக்கு கணினி மெதுவாக பதிலளிக்கிறது. இந்த பண்புகள் நிலையான சக்தி நிலைமைகளின் கீழ் உருகிய கார்பனேட் எலக்ட்ரோலைட்டுடன் எரிபொருள் செல் நிறுவல்களைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கின்றன. அதிக வெப்பநிலை கார்பன் மோனாக்சைடு, "விஷம்" போன்றவற்றால் எரிபொருள் செல் சேதத்தைத் தடுக்கிறது.

உருகிய கார்பனேட் எலக்ட்ரோலைட் கொண்ட எரிபொருள் செல்கள் பெரிய நிலையான நிறுவல்களில் பயன்படுத்த ஏற்றது. 2.8 மெகாவாட் மின் உற்பத்தி திறன் கொண்ட அனல் மின் நிலையங்கள் வணிக ரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. 100 மெகாவாட் வரையிலான மின் உற்பத்தி திறன் கொண்ட நிறுவல்கள் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன.

பாஸ்போரிக் அமில எரிபொருள் செல்கள் (PAFC).

பாஸ்போரிக் (ஆர்த்தோபாஸ்போரிக்) அமில எரிபொருள் செல்கள் வணிக பயன்பாட்டிற்கான முதல் எரிபொருள் செல்கள். இந்த செயல்முறை 1960 களின் நடுப்பகுதியில் உருவாக்கப்பட்டது மற்றும் 1970 களில் இருந்து சோதிக்கப்பட்டது. அப்போதிருந்து, ஸ்திரத்தன்மை மற்றும் செயல்திறன் அதிகரித்தது மற்றும் செலவு குறைக்கப்பட்டது.

பாஸ்போரிக் (ஆர்த்தோபாஸ்போரிக்) அமில எரிபொருள் செல்கள் 100% வரை செறிவுகளில் ஆர்த்தோபாஸ்போரிக் அமிலத்தின் (H3PO4) அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஆர்த்தோபாஸ்போரிக் அமிலத்தின் அயனி கடத்துத்திறன் குறைவாக உள்ளது குறைந்த வெப்பநிலை, இந்த காரணத்திற்காக இந்த எரிபொருள் செல்கள் 150-220 ° C வரை வெப்பநிலையில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இந்த வகை எரிபொருள் செல்களில் சார்ஜ் கேரியர் ஹைட்ரஜன் (H+, புரோட்டான்) ஆகும். இதேபோன்ற செயல்முறை புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு எரிபொருள் செல்களில் (PEMFCs) நிகழ்கிறது, இதில் நேர்மின்முனைக்கு வழங்கப்படும் ஹைட்ரஜன் புரோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களாக பிரிக்கப்படுகிறது. புரோட்டான்கள் எலக்ட்ரோலைட் வழியாக பயணித்து, கேத்தோடில் உள்ள காற்றில் இருந்து ஆக்ஸிஜனுடன் இணைந்து தண்ணீரை உருவாக்குகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற மின்சுற்று வழியாக அனுப்பப்படுகின்றன, இதன் மூலம் மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது. மின்சாரம் மற்றும் வெப்பத்தை உருவாக்கும் எதிர்வினைகள் கீழே உள்ளன.

எதிர்முனையில் எதிர்வினை: 2H2 => 4H+ + 4e-
கேத்தோடில் எதிர்வினை: O2(g) + 4H+ + 4e- => 2H2O
தனிமத்தின் பொதுவான எதிர்வினை: 2H2 + O2 => 2H2O

மின் ஆற்றலை உருவாக்கும் போது பாஸ்போரிக் (ஆர்த்தோபாஸ்போரிக்) அமிலத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட எரிபொருள் செல்களின் செயல்திறன் 40% க்கும் அதிகமாக உள்ளது. வெப்பம் மற்றும் மின்சாரம் ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த உற்பத்தியுடன், ஒட்டுமொத்த செயல்திறன் சுமார் 85% ஆகும். கூடுதலாக, கொடுக்கப்பட்ட இயக்க வெப்பநிலை, கழிவு வெப்பம் தண்ணீரை சூடாக்கவும் மற்றும் வளிமண்டல அழுத்த நீராவியை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

வெப்ப மற்றும் மின் ஆற்றலின் ஒருங்கிணைந்த உற்பத்தியில் பாஸ்போரிக் (ஆர்த்தோபாஸ்போரிக்) அமிலத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட எரிபொருள் செல்களைப் பயன்படுத்தி அனல் மின் நிலையங்களின் உயர் செயல்திறன் இந்த வகை எரிபொருள் கலங்களின் நன்மைகளில் ஒன்றாகும். அலகுகள் கார்பன் மோனாக்சைடை சுமார் 1.5% செறிவுடன் பயன்படுத்துகின்றன, இது எரிபொருளின் தேர்வை கணிசமாக விரிவுபடுத்துகிறது. கூடுதலாக, CO2 எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் எரிபொருள் கலத்தின் செயல்பாட்டை பாதிக்காது, இந்த வகை செல் சீர்திருத்தப்பட்ட இயற்கை எரிபொருளுடன் செயல்படுகிறது. எளிய வடிவமைப்பு, குறைந்த அளவு எலக்ட்ரோலைட் ஏற்ற இறக்கம் மற்றும் அதிகரித்த நிலைத்தன்மை ஆகியவை இந்த வகை எரிபொருள் கலத்தின் நன்மைகளாகும்.

400 kW வரையிலான மின் உற்பத்தி சக்தி கொண்ட வெப்ப மின் நிலையங்கள் வணிக ரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. 11 மெகாவாட் நிறுவல்கள் பொருத்தமான சோதனைகளில் தேர்ச்சி பெற்றுள்ளன. 100 மெகாவாட் வரையிலான மின் உற்பத்தி திறன் கொண்ட நிறுவல்கள் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன.

புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு எரிபொருள் செல்கள் (PEMFCகள்)

புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு கொண்ட எரிபொருள் செல்கள் மிகவும் கருதப்படுகின்றன சிறந்த வகைவாகனங்களுக்கு சக்தியை உருவாக்க எரிபொருள் செல்கள், இது பெட்ரோலை மாற்றும் மற்றும் டீசல் என்ஜின்கள்உள் எரிப்பு. இந்த எரிபொருள் செல்கள் முதலில் நாசாவால் ஜெமினி திட்டத்திற்காக பயன்படுத்தப்பட்டது. இன்று, 1 W முதல் 2 kW வரையிலான சக்தி கொண்ட MOPFC நிறுவல்கள் உருவாக்கப்பட்டு நிரூபிக்கப்படுகின்றன.

இந்த எரிபொருள் செல்கள் ஒரு திடமான பாலிமர் சவ்வை (பிளாஸ்டிக் மெல்லிய படலம்) எலக்ட்ரோலைட்டாகப் பயன்படுத்துகின்றன. தண்ணீருடன் நிறைவுற்ற போது, ​​இந்த பாலிமர் புரோட்டான்களை கடந்து செல்ல அனுமதிக்கிறது ஆனால் எலக்ட்ரான்களை நடத்தாது.

எரிபொருள் ஹைட்ரஜன், மற்றும் சார்ஜ் கேரியர் ஒரு ஹைட்ரஜன் அயனி (புரோட்டான்) ஆகும். அனோடில், ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் அயனி (புரோட்டான்) மற்றும் எலக்ட்ரான்களாக பிரிக்கப்படுகிறது. ஹைட்ரஜன் அயனிகள் எலக்ட்ரோலைட் வழியாக கேத்தோடிற்கு செல்கின்றன, மேலும் எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற வட்டத்தைச் சுற்றி நகர்ந்து மின் ஆற்றலை உருவாக்குகின்றன. காற்றில் இருந்து எடுக்கப்படும் ஆக்ஸிஜன், கேத்தோடிற்கு வழங்கப்பட்டு, எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் அயனிகளுடன் இணைந்து தண்ணீரை உருவாக்குகிறது. மின்முனைகளில் பின்வரும் எதிர்வினைகள் ஏற்படுகின்றன:

எதிர்முனையில் எதிர்வினை: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e-
கேத்தோடில் எதிர்வினை: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH-
தனிமத்தின் பொதுவான எதிர்வினை: 2H2 + O2 => 2H2O

மற்ற வகை எரிபொருள் செல்களுடன் ஒப்பிடுகையில், புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு எரிபொருள் செல்கள் கொடுக்கப்பட்ட எரிபொருள் செல் அளவு அல்லது எடைக்கு அதிக ஆற்றலை உருவாக்குகின்றன. இந்த அம்சம் அவர்கள் கச்சிதமான மற்றும் இலகுரக இருக்க அனுமதிக்கிறது. கூடுதலாக, இயக்க வெப்பநிலை 100 ° C க்கும் குறைவாக உள்ளது, இது விரைவாக செயல்படத் தொடங்க உங்களை அனுமதிக்கிறது. இந்த குணாதிசயங்களும், ஆற்றல் வெளியீட்டை விரைவாக மாற்றும் திறனும், இந்த எரிபொருள் செல்களை வாகனங்களில் பயன்படுத்துவதற்கான பிரதான வேட்பாளராக மாற்றும் சில அம்சங்களாகும்.

மற்றொரு நன்மை என்னவென்றால், எலக்ட்ரோலைட் ஒரு திரவத்தை விட திடமானது. திட எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்தி கேத்தோடு மற்றும் அனோடில் வாயுக்களை தக்கவைத்துக்கொள்வது எளிதானது, எனவே அத்தகைய எரிபொருள் செல்கள் உற்பத்தி செய்ய மலிவானவை. மற்ற எலக்ட்ரோலைட்டுகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​திட எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​நோக்குநிலை போன்ற சிரமங்கள் எதுவும் இல்லை, குறைவான பிரச்சனைகள்அரிப்பு ஏற்படுவதால், இது உறுப்பு மற்றும் அதன் கூறுகளின் அதிக நீடித்த தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது.

திட ஆக்சைடு எரிபொருள் செல்கள் (SOFC)

திட ஆக்சைடு எரிபொருள் செல்கள் அதிக இயக்க வெப்பநிலை எரிபொருள் செல்கள் ஆகும். இயக்க வெப்பநிலை 600 ° C முதல் 1000 ° C வரை மாறுபடும், இது சிறப்பு முன் சிகிச்சை இல்லாமல் பல்வேறு வகையான எரிபொருளைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. இத்தகைய உயர் வெப்பநிலையைக் கையாள, எலக்ட்ரோலைட் ஒரு பீங்கான் அடித்தளத்தில் ஒரு மெல்லிய திட உலோக ஆக்சைடு ஆகும், பெரும்பாலும் யட்ரியம் மற்றும் சிர்கோனியம் ஆகியவற்றின் கலவையாகும், இது ஆக்ஸிஜன் அயனிகளின் கடத்தியாகும் (O2-). திட ஆக்சைடு எரிபொருள் செல் தொழில்நுட்பம் 1950 களின் பிற்பகுதியிலிருந்து உருவாகி வருகிறது. மற்றும் இரண்டு கட்டமைப்புகள் உள்ளன: தட்டையான மற்றும் குழாய்.

திட எலக்ட்ரோலைட் ஒரு மின்முனையிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு வாயுவை சீல் செய்யப்பட்ட மாற்றத்தை வழங்குகிறது, அதே நேரத்தில் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகள் ஒரு நுண்ணிய அடி மூலக்கூறில் அமைந்துள்ளன. இந்த வகை எரிபொருள் செல்களில் சார்ஜ் கேரியர் ஆக்ஸிஜன் அயனி (O2-) ஆகும். கேத்தோடில், காற்றில் இருந்து ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுகள் ஆக்ஸிஜன் அயனியாகவும் நான்கு எலக்ட்ரான்களாகவும் பிரிக்கப்படுகின்றன. ஆக்ஸிஜன் அயனிகள் எலக்ட்ரோலைட் வழியாகச் சென்று ஹைட்ரஜனுடன் இணைந்து நான்கு இலவச எலக்ட்ரான்களை உருவாக்குகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற மின்சுற்று வழியாக அனுப்பப்படுகின்றன, மின்சாரம் மற்றும் கழிவு வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன.

எதிர்முனையில் எதிர்வினை: 2H2 + 2O2- => 2H2O + 4e-
கேத்தோடில் எதிர்வினை: O2 + 4e- => 2O2-
தனிமத்தின் பொதுவான எதிர்வினை: 2H2 + O2 => 2H2O

உற்பத்தி செய்யப்பட்ட மின் ஆற்றலின் செயல்திறன் அனைத்து எரிபொருள் செல்களிலும் மிக உயர்ந்தது - சுமார் 60%. கூடுதலாக, அதிக இயக்க வெப்பநிலையானது உயர் அழுத்த நீராவியை உருவாக்க வெப்ப மற்றும் மின் ஆற்றலின் ஒருங்கிணைந்த உற்பத்தியை அனுமதிக்கிறது. ஒரு விசையாழியுடன் உயர் வெப்பநிலை எரிபொருள் கலத்தை இணைப்பதன் மூலம் 70% வரை மின் ஆற்றலை உருவாக்கும் திறனை அதிகரிக்க ஒரு கலப்பின எரிபொருள் கலத்தை உருவாக்க முடியும்.

திட ஆக்சைடு எரிபொருள் செல்கள் மிக அதிக வெப்பநிலையில் (600°C-1000°C) இயங்குகின்றன, இதன் விளைவாக உகந்த இயக்க நிலைமைகளை அடைய குறிப்பிடத்தக்க நேரம் மற்றும் ஆற்றல் நுகர்வு மாற்றங்களுக்கு மெதுவான கணினி எதிர்வினை. இத்தகைய உயர் இயக்க வெப்பநிலையில், எரிபொருளிலிருந்து ஹைட்ரஜனை மீட்டெடுக்க எந்த மாற்றியும் தேவையில்லை, நிலக்கரி அல்லது கழிவு வாயுக்கள் போன்றவற்றின் வாயுவாக்கத்தின் விளைவாக ஏற்படும் ஒப்பீட்டளவில் தூய்மையற்ற எரிபொருட்களுடன் வெப்ப மின் நிலையம் செயல்பட அனுமதிக்கிறது. தொழில்துறை மற்றும் பெரிய மத்திய மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் உட்பட அதிக சக்தி பயன்பாடுகளுக்கு எரிபொருள் செல் சிறந்தது. 100 கிலோவாட் மின் உற்பத்தி திறன் கொண்ட தொகுதிகள் வணிக ரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன.

நேரடி மெத்தனால் ஆக்சிஜனேற்ற எரிபொருள் செல்கள் (DOMFC)

நேரடி மெத்தனால் ஆக்சிஜனேற்றத்துடன் எரிபொருள் செல்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான தொழில்நுட்பம் செயலில் வளர்ச்சியின் காலத்திற்கு உட்பட்டுள்ளது. மொபைல் போன்கள், மடிக்கணினிகள் மற்றும் சிறிய ஆற்றல் மூலங்களை உருவாக்குதல் ஆகியவற்றில் இது வெற்றிகரமாக தன்னை நிரூபித்துள்ளது. இந்த கூறுகளின் எதிர்கால பயன்பாடு இதுதான்.

மெத்தனாலின் நேரடி ஆக்சிஜனேற்றம் கொண்ட எரிபொருள் கலங்களின் வடிவமைப்பு புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு (MEPFC) கொண்ட எரிபொருள் செல்களைப் போன்றது, அதாவது. ஒரு பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டாகவும், ஹைட்ரஜன் அயனி (புரோட்டான்) சார்ஜ் கேரியராகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், திரவ மெத்தனால் (CH3OH) அனோடில் நீரின் முன்னிலையில் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது, CO2, ஹைட்ரஜன் அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகிறது, அவை வெளிப்புற மின்சுற்று வழியாக அனுப்பப்படுகின்றன, இதனால் மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது. ஹைட்ரஜன் அயனிகள் எலக்ட்ரோலைட் வழியாகச் சென்று காற்றில் இருந்து ஆக்ஸிஜன் மற்றும் வெளிப்புற சுற்றுகளிலிருந்து எலக்ட்ரான்களுடன் வினைபுரிந்து அனோடில் தண்ணீரை உருவாக்குகின்றன.

எதிர்முனையில் எதிர்வினை: CH3OH + H2O => CO2 + 6H+ + 6e-
கேத்தோடில் எதிர்வினை: 3/2O2 + 6H+ + 6e- => 3H2O
தனிமத்தின் பொதுவான எதிர்வினை: CH3OH + 3/2O2 => CO2 + 2H2O

இந்த எரிபொருள் செல்களின் வளர்ச்சி 1990 களின் முற்பகுதியில் தொடங்கியது. மேம்படுத்தப்பட்ட வினையூக்கிகள் மற்றும் பிற சமீபத்திய கண்டுபிடிப்புகளின் வளர்ச்சியுடன், ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் செயல்திறன் 40% ஆக அதிகரித்துள்ளது.

இந்த கூறுகள் 50-120 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை வரம்பில் சோதிக்கப்பட்டன. குறைந்த இயக்க வெப்பநிலை மற்றும் மாற்றி தேவையில்லாமல், நேரடி மெத்தனால் ஆக்சிஜனேற்ற எரிபொருள் செல்கள் மொபைல் போன்கள் மற்றும் பிற நுகர்வோர் தயாரிப்புகள் மற்றும் ஆட்டோமொபைல் என்ஜின்கள் இரண்டிலும் பயன்பாடுகளுக்கு முதன்மையான வேட்பாளர். இந்த வகை எரிபொருள் செல்களின் நன்மை அவற்றின் சிறிய பரிமாணங்கள், பயன்பாட்டின் காரணமாகும் திரவ எரிபொருள், மற்றும் மாற்றி பயன்படுத்த தேவையில்லை.

அல்கலைன் எரிபொருள் செல்கள் (ALFC)

அல்கலைன் எரிபொருள் செல்கள் (AFC) 1960 களின் நடுப்பகுதியில் இருந்து பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகும். அப்பல்லோ மற்றும் ஸ்பேஸ் ஷட்டில் திட்டங்களில் நாசாவால். இந்த விண்கலத்தில், எரிபொருள் செல்கள் மின் ஆற்றலையும் குடிநீரையும் உற்பத்தி செய்கின்றன. அல்கலைன் எரிபொருள் செல்கள் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் திறமையான செல்கள் ஒன்றாகும், மின் உற்பத்தி திறன் 70% வரை அடையும்.

அல்கலைன் எரிபொருள் செல்கள் எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைட்டின் அக்வஸ் கரைசலாகும், இது நுண்ணிய, உறுதிப்படுத்தப்பட்ட மேட்ரிக்ஸில் உள்ளது. பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு செறிவு எரிபொருள் கலத்தின் இயக்க வெப்பநிலையைப் பொறுத்து மாறுபடும், இது 65 ° C முதல் 220 ° C வரை இருக்கும். SHTE இல் உள்ள சார்ஜ் கேரியர் ஹைட்ராக்சைல் அயனி (OH-) ஆகும், இது கேத்தோடிலிருந்து அனோடிற்கு நகரும், அங்கு அது ஹைட்ரஜனுடன் வினைபுரிந்து தண்ணீர் மற்றும் எலக்ட்ரான்களை உருவாக்குகிறது. அனோடில் உற்பத்தி செய்யப்படும் நீர் மீண்டும் கேத்தோடிற்கு நகர்கிறது, மீண்டும் அங்கு ஹைட்ராக்சில் அயனிகளை உருவாக்குகிறது. எரிபொருள் செல், மின்சாரம் மற்றும் ஒரு துணை உற்பத்தியாக வெப்பம் ஆகியவை இந்த தொடர் எதிர்வினைகளின் விளைவாக உருவாகின்றன:

எதிர்முனையில் எதிர்வினை: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e-
கேத்தோடில் எதிர்வினை: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH-
அமைப்பின் பொதுவான எதிர்வினை: 2H2 + O2 => 2H2O

SHTE இன் நன்மை என்னவென்றால், இந்த எரிபொருள் செல்கள் உற்பத்தி செய்வதற்கு மலிவானவை, ஏனெனில் மின்முனைகளில் தேவைப்படும் வினையூக்கி மற்ற எரிபொருள் கலங்களுக்கு வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுவதை விட மலிவான எந்தவொரு பொருளாகவும் இருக்கலாம். கூடுதலாக, SFC கள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலையில் செயல்படுகின்றன மற்றும் மிகவும் திறமையான எரிபொருள் செல்கள் மத்தியில் உள்ளன - இத்தகைய குணாதிசயங்கள் வேகமான மின் உற்பத்தி மற்றும் அதிக எரிபொருள் திறன் ஆகியவற்றின் விளைவாக பங்களிக்க முடியும்.

SHTE இன் சிறப்பியல்பு அம்சங்களில் ஒன்று CO2 க்கு அதிக உணர்திறன் ஆகும், இது எரிபொருள் அல்லது காற்றில் இருக்கலாம். CO2 எலக்ட்ரோலைட்டுடன் வினைபுரிகிறது, விரைவாக அதை விஷமாக்குகிறது, மேலும் எரிபொருள் கலத்தின் செயல்திறனை வெகுவாகக் குறைக்கிறது. எனவே, SHTE இன் பயன்பாடு விண்கலம் மற்றும் நீருக்கடியில் உள்ள வாகனங்கள் போன்ற மூடப்பட்ட இடங்களுக்கு மட்டுமே. மேலும், CO, H2O மற்றும் CH4 போன்ற மூலக்கூறுகள் மற்ற எரிபொருள் செல்களுக்கு பாதுகாப்பானவை மற்றும் சிலவற்றிற்கு எரிபொருளாகவும் செயல்படுகின்றன, அவை SHFC க்கு தீங்கு விளைவிக்கும்.

பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட் எரிபொருள் செல்கள் (PEFC)

பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட் எரிபொருள் செல்களைப் பொறுத்தவரை, பாலிமர் சவ்வு நீர் பகுதிகளுடன் பாலிமர் இழைகளைக் கொண்டுள்ளது, இதில் கடத்தும் நீர் அயனிகள் H2O+ (புரோட்டான், சிவப்பு) நீர் மூலக்கூறுடன் இணைகின்றன. மெதுவான அயனி பரிமாற்றம் காரணமாக நீர் மூலக்கூறுகள் சிக்கலை ஏற்படுத்துகின்றன. எனவே, எரிபொருள் மற்றும் அவுட்லெட் மின்முனைகள் ஆகிய இரண்டிலும் அதிக செறிவு நீர் தேவைப்படுகிறது, இது இயக்க வெப்பநிலையை 100 ° C ஆக கட்டுப்படுத்துகிறது.

திட அமில எரிபொருள் செல்கள் (SFC)

திட அமில எரிபொருள் கலங்களில், எலக்ட்ரோலைட் (CsHSO4) தண்ணீரைக் கொண்டிருக்கவில்லை. எனவே இயக்க வெப்பநிலை 100-300 டிகிரி செல்சியஸ் ஆகும். SO42 ஆக்சி அயனிகளின் சுழற்சி, படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி புரோட்டான்களை (சிவப்பு) நகர்த்த அனுமதிக்கிறது.

பொதுவாக, ஒரு திட அமில எரிபொருள் செல் என்பது ஒரு சாண்ட்விச் ஆகும், அதில் அது மிகவும் உள்ளது மெல்லிய அடுக்குதிட அமில கலவை நல்ல தொடர்பை உறுதி செய்வதற்காக இறுக்கமாக அழுத்தப்பட்ட இரண்டு மின்முனைகளுக்கு இடையே வைக்கப்படுகிறது. சூடுபடுத்தும் போது கரிம கூறுஆவியாகிறது, மின்முனைகளில் உள்ள துளைகள் வழியாக வெளியேறுகிறது, எரிபொருள் (அல்லது உறுப்புகளின் மறுமுனையில் ஆக்ஸிஜன்), எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் மின்முனைகளுக்கு இடையில் பல தொடர்புகளின் திறனைப் பராமரிக்கிறது

எங்களுடன் சேருங்கள்