תאי דלק. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

תאי דלק. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

תא הדלק מימן-חמצן התגלה ב-1838 על ידי המדען האנגלי W. Grove. הוא חקר את פירוק המים למימן ולחמצן וגילה שהאלקטרוליזר מייצר זרם חשמלי. התברר שיש תהליכים להמרת דלק לחשמל מבלי לשרוף את הדלק. אבל האנושות מקבלת חשמל בעיקר משריפת נפט, פחם או גז בתחנות כוח תרמיות או דלק גרעיני בתחנות כוח גרעיניות. תהליכים הכוללים בעירה כרוכים בהפסדים גדולים, ולכן כל האפשרויות לייצור חשמל ללא שריפת דלק משכו מדענים ומהנדסים.

מהו תא דלק?

במהלך המחקר התברר שצריך להכין דלק לתאי דלק. אחרי הכל, אין מימן טהור בטבע. יש להפיק אותו מדלקים מאובנים, כגון מתאן או גז טבעי.

תא דלק הוא מקור כימי של זרם ולכן מורכב מאנודה, קתודה ואלקטרוליט (ראה איור).

תאי דלק

באנודה מתחמצן חומר מפחית (מימן), המשחרר אלקטרונים למעגל החיצוני, ויוני H+ בעלי מטען חיובי נכנסים לאלקטרוליט. מהקצה השני של השרשרת מתקרבים אלקטרונים לקתודה, אליה מסופק אוויר (חמצן), ומתרחשת תגובת הפחתה (הוספת אלקטרונים על ידי חומר מחמצן - חמצן). יוני מימן טעונים חיובית (פרוטונים) מועברים על ידי האלקטרוליט אל הקתודה, שם הם מתחברים עם יוני חמצן שליליים ויוצרים מים H2O.

אלקטרודות ואלקטרוליט אינם משתתפים בתגובה. לפיכך, יש לספק מימן וחמצן לתא הדלק, להוציא מים ולהוציא זרם חשמלי.

בעיות בייצור מימן הובילו לניסיונות להשתמש בחומרים מפחיתים אחרים, בפרט פחמן חד חמצני CO, שקל יחסית להשיג מפחם. בשנות ה-30 של המאה העשרים. החוקר הגרמני E. Bauer יצר מתקן מעבדה עם אלקטרוליט מוצק לחמצון אנודי ישיר של פחם. נכון לעכשיו, בנוסף לפחם, ניתן להשתמש כמעט בכל דלק אורגני. במקום מים בתאי דלק כאלה, תוצר הפלט הוא פחמן דו חמצני CO2.

מדוע תאי דלק אטרקטיביים כמקור חשמל?

ראשית, הם ידידותיים יותר לסביבה מתחנות כוח תרמיות. תאי דלק מימן-חמצן מייצרים מים, ותאי דלק פחמן מייצרים פחמן דו חמצני, הרבה פחות ליחידת חשמל מאשר תחנות כוח תרמיות.

שנית, יש להם יעילות גבוהה של כ-40-60% (לתחנות כוח תרמיות גדולות יש כ-30%). נכון להיום פותחו טכנולוגיות בעלות יעילות של עד 90%. זה מאפשר להפחית את צריכת הדלק המאובנים פי 2 לפחות. שלישית, אמינות הדלק גבוהה בצורה יוצאת דופן. ההסתברות לפעולה ללא תקלות מוערכת ב"שבע תשע" או 99,99999%.

סוגי תאי דלק

סוגים אלו נקבעים לפי סוג האלקטרוליט המשמש בתאי הדלק.

1. חומצה זרחתית. סוג זה של תא דלק נמצא כיום בייצור המוני. יותר מ-200 מהם כבר הותקנו - בבתי חולים, בתי מלון, בתי ספר ומשרדים. היעילות שלהם היא 40%, אבל בנוסף, המוצר הפלט משמש - קיטור חם. טמפרטורת הפעולה בתאי דלק כאלה היא כ-200 מעלות צלזיוס.

2. ממברנות חילופי פרוטונים. אלמנטים אלה פועלים בטמפרטורה נמוכה יותר (כ-100 מעלות צלזיוס). ממברנות חילופי פרוטונים הן שכבה דקה של פלסטיק המאפשרת לפרוטונים לעבור דרכה. הפלסטיק מצופה משני הצדדים בשכבה של חלקיקי מתכת (לרוב פלטינה), המהווים זרז פעיל. סוג זה של תאי דלק נחשב למבטיח ביותר עבור מכוניות וכתחליף לסוללות ומצברים.

3. קרבונט מותך. תאים עם אלקטרוליט זה פועלים בטמפרטורות סביב 700 מעלות צלזיוס ויכולים להתמודד עם מימן, פחמן חד חמצני, גז טבעי, פרופאן, סולר וחומרים אחרים. פותחו מתקנים תעשייתיים בהספק של 10 קילוואט עד 2 מגוואט. תאי דלק כאלה מבטיחים כתחנות כוח נייחות.

4. תחמוצות מוצקות. במקום אלקטרוליט נוזלי, נעשה שימוש בחומר קרמי מוצק. טמפרטורת הפעולה בתא דלק כזה היא עד 1000 מעלות צלזיוס. היעילות מגיעה ל-60%. מודגם תא דלק בהספק של 220 קילוואט. תאי דלק כאלה מבטיחים כתחנות כוח חזקות.

5. אלקטרוליט אלקליין. תאי דלק עם אלקטרוליט כזה (KOH) שימשו זה מכבר בחלליות אמריקאיות. היעילות שלהם מגיעה ל-70%. אבל עבור יישומים מסחריים הם עדיין יקרים מדי.

6. מתנול. המבנה של תא כזה דומה לתא עם קרום חילופי פרוטונים, אך נועד להפיק מימן מתנול נוזלי. היעילות היא כ-40%. טמפרטורת עבודה 50-90 מעלות צלזיוס.

7. תאי דלק מתחדשים. סוג זה של תא דלק נמצא במחקר. הוא משתמש בלולאה סגורה. מים מופרדים למימן וחמצן על ידי אלקטרוליזר של תאים סולאריים. מימן וחמצן מוזנים לתא דלק, המייצר חשמל, חום ומים. המים ממוחזרים בחזרה לתוך האלקטרוליזר והתהליך חוזר על עצמו. סוג זה של תאי דלק מבטיח עבור חלליות ותחנות.

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

יצר מכשיר לדמות ריחות במשחקי מחשב 30.10.2022

מדענים מאוניברסיטת שטוקהולם פיתחו טכנולוגיה פורצת דרך להדמיות מחשב ומשחקים. המכשיר מאפשר להריח חפצים או מוצרים שנמצאים בסימולטור או במשחק.

מכונת הריח - מה שנקרא olfactometer - מאפשרת להריח במציאות מדומה. מכשיר חדש שניתן להדפיס במדפסות תלת מימד פותח על ידי אוניברסיטת שטוקהולם.

המשמעות היא שניתן להשתמש במכונת הארומה אפילו להכשרת טועמי יין או מבשמים. ולמי שאיבדו, למשל, את חוש הריח לאחר COVID-19 או מסיבות אחרות, הטכנולוגיה החדשה תחזיר את חוש הריח באמצעות למידה מבוססת משחק. אחרי הכל, רבים עוצרים. רופאים ממליצים להתאמן כי זה הופך להיות משעמם מדי", הסביר ג'ונאס אולפסון, פרופסור לפסיכולוגיה, ראש פרויקט המחקר.

היוצרים בטוחים שהגאדג'ט החדש סולל את הדרך למשחקים חדשים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ הפיק תועלת מפלסטיק מתכלה

▪ מתכת עם תכונות אופטיות יוצאות דופן

▪ רובה ניתן לשדרוג

▪ לוח אם ASRock Fatal1ty B85 Killer

▪ אנחנו טובעים או לא טובעים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר עבור חובב הרדיו. בחירת מאמרים

▪ מאמר מאת רנה מגריט. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר מהו אננס? תשובה מפורטת

▪ מאמר פטריניה באמצע. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מדחום עם פונקציית טיימר או בקרת תרמוסטט. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ כתבה Pinout (pinout) של מחבר S-Video. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר