Топливные элементы реферат


Топливные элементы представляют собой очень эффективный, надежный, долговечный и экологически чистый способ получения энергии.

Топливный элемент – это гальванический элемент, в котором химическая энергия топлива преобразуется электрохимическим путем в электрическую энергию. Топливо и окислитель при этом непрерывно и раздельно подводятся к ячейке, в которой они реагируют на двух электродах.

Разделение протона от электрона водорода Теплоэнергетические Установки реферат

Рис.1 Внешний вид топливного элемента

Топливный элемент это первичный элемент, который в принципе производит ток, пока к нему подводятся активные вещества. В отличие от этого обычные первичные элементы получают электрическую энергию из «активной массы» электродных пластин и поэтому обладают ограниченной емкостью. То же самое можно сказать и обо всех вторичных элементах, так называемых аккумуляторах, которые после разряда активной массы должны снова заряжаться от внешнего источника тока.

К топливам, которые можно использовать для подобных элементов, относятся наряду с природными видами топлива, такими, как уголь и углеводороды, также и вещества, которые могут быть из них получены простым путем: спирты, альдегиды, окись углерода и водород.

Эти источники энергии обладают рядом преимуществ. К ним относятся: относительно малые удельный объем и вес, отсутствие движущихся частей, бесшумность и хорошая способность к перегрузке. Коэффициент полезного действия лежит между 30 и 75% и растет с уменьшением нагрузки в противоположность теплосиловым установкам и двигателям внутреннего сгорания. Достоинствами топливных элементов являются также доступность топлива, надежность (в топливном элементе отсутствуют движущиеся части), долговечность и простота эксплуатации.

Один из основных недостатков топливных элементов на сегодняшний день — их относительно высокая стоимость, но этот недостаток может быть вскоре преодолен — все больше компаний выпускают коммерческие образцы топливных элементов, они непрерывно совершенствуются, а их стоимость снижается.

Наиболее эффективно использование в качестве топлива чистого водорода, однако это потребует создания специальной инфраструктуры для его выработки и транспортировки. В настоящее время все коммерческие образцы используют природный газ и подобное топливо. Автотранспортные средства могут использовать обыкновенный бензин, что позволит сохранить существующую развитую сеть автозаправочных станций. Однако использование такого топлива приводит к вредным выбросам в атмосферу (хотя и очень низким) и усложняет (а следовательно, и удорожает) топливный элемент. В перспективе рассматривается возможность использования экологически чистых возобновляемых источников энергии (например, солнечной энергии или энергии ветра) для разложения воды на водород и кислород методом электролиза, а затем преобразования получившегося топлива в топливном элементе. Такие комбинированные установки, работающие в замкнутом цикле, могут представлять собой совершенно экологически чистый, надежный, долговечный и эффективный источник энергии.

Преимущества топливных элементов делают их пригодными для ряда интересных областей применения. Первоначально применявшиеся лишь в космической отрасли, в настоящее время топливные элементы все активней используются в самых разных областях — как стационарные электростанции, автономные источники тепло- и электроснабжения зданий, двигатели транспортных средств, источники питания ноутбуков и мобильных телефонов. Часть этих устройств является лабораторными прототипами, часть проходит предсерийные испытания или используется в демонстрационных целях, но многие модели выпускаются серийно и применяются в коммерческих проектах.

В топливных элементах содержащаяся в топливе энергия при электрохимическом производстве энергии непосредственно преобразуется в электрическую. Исключается окольный, связанный с потерями путь через тепловую и механическую энергии. Свободная энергия реакции окисления топлива

ΔG = ΔH – TΔS

Определяет э.д.с элемента:

E0 = —

Топливо и окислитель подводятся к соответствующим электродам. Благодаря электрохимической активности реагентов на них устанавливается определенный потенциал: топливный электрод становится отрицательным, а кислородный электрод – положительным полюсом элемента. При соединении обоих полюсов через нагрузочное сопротивление реагенты электрохимически преобразуются, причем освобождающиеся на топливном электроде электроны текут через внешнюю цепь к противоположному электроду.

Разделение протона от электрона водорода

Рис. 2 Устройство Н2 – О2 – элемента.

Принцип работы топливного элемента можно пояснить на примере Н2 – О2 – элемента. В электролит с ионной проводимостью (например, серная кислота или калийная щелочь) погружены два платиновых электрода (рис. 2). Один электрод омывается водородом (отрицательный полюс), другой – кислородом (положительный полюс). Между двумя полюсами элемента возникает стационарное напряжение 0,9-1,2 В. При соединении обоих полюсов через нагрузочное сопротивление на каждую электрохимически прореагировавшую молекулу водорода от отрицательного полюса элемента текут два электрона к положительному полюсу, на котором электроны реагируют с адсорбированным кислородом. В отличие от обычного сгорания водорода и кислорода электрохимическое взаимодействие («холодное горение») происходит на двух отдельных друг от друга местах реакции. В Н2 – О2 – элементе с кислым электролитом под действием каталитических свойств электрода молекула Н2 на поверхности электрода распадается на два атома (Рис. 3). Атомы переходят в раствор в виде протонов, оставляя два электрона, которые текут через амперметр и нагрузочное сопротивление к положительному полюсу. На положительном полюсе кислород реагирует с протонами электролита и с двумя электронами с образованием воды.

Теплоэнергетические Установки рефератРазделение протона от электрона водорода

Рис. 3

Отрицательный полюс:

адс. → 2H+ + 2е-

Положительный полюс:

1/2O2 + 2Н+ + 2е- → Н2О.

Эти формулы отражают идеальный суммарный процесс электрохимического восстановление кислорода. Фактически реакция усложняется образованием Н2О2 и окислов металла кислородного электрода. Потребляемые на кислородном электроде ионы Н+ вновь преобразуется на водородном электроде.

Суммарная реакция:

Н2 + 1/2 O2 → Н2О2

Электрохимическая реакция Н2 и О2 обратно электролиз воды, при котором благодаря приложение напряжения от внешнего источника тока называется процесс разложения воды на Н2 и О2. Как и в любом элементе для преобразования химической энергии в электрическую, электродвижущая сила (э.д.с.) Н2 – О2 – элемента определяется свободной энергии реакции. При низких температурах (<150 oC) теоретическое значение э.д.с. не достигается, так как ионизация кислорода протекает через промежуточные стадии образования Н2О2.

Э.д.с. топливных элементов, как правило, имеет порядок 1 В. отдача потоку электрохимического процесс зависит от количества зарядов, участвующих в элементарном акте реакции. При взаимодействии 1 моль водорода с 0 ,5 моль кислорода получается 2 фарадей.

Топливные элементы представляют собой очень эффективный, надежный, долговечный и экологически чистый способ получения энергии.

Первоначально применявшиеся лишь в космической отрасли, в настоящее время топливные элементы все активней используются в самых разных областях — как стационарные электростанции, автономные источники тепло- и электроснабжения зданий, двигатели транспортных средств, источники питания ноутбуков и мобильных телефонов. Часть этих устройств является лабораторными прототипами, часть проходит предсерийные испытания или используется в демонстрационных целях, но многие модели выпускаются серийно и применяются в коммерческих проектах.

История открытия топливного элемента.

Основные даты:

1838 Проведено первое систематическое научное исследование по эффекту топливного элемента/ячейки;

1845 Изобретен первый топливный элемент/ячейка (H2SO4 + платиновые электроды, H2 и O2);

1896 Разработан первый топливный элемент/ячейка для домашнего использования;

1921 Разрабатывается первый топливный элемент/ячейка на расплаве карбоната;

1930-e Исследуются топливные элементы/ячейки со щелочным электролитом;

1962 В США и Нидерландах развиваются исследования технологии твердых оксидов.

Принцип действия топливных элементов был открыт в 1839 году. Английский физик Вильям Гроув в 1839 г. исследовал электролиз воды в растворах серной кислоты на платиновых электродах, собирая водород и кислород в стеклянные сосуды. Отключив электролизер от внешнего источника тока и замкнув электроды, ученый обнаружил, что объем выделившихся газов в сосудах уменьшается, а в цепи вырабатывается электрический ток. Очевидно, Гроув реализовал гальванический элемент с двумя газовыми электродами и кислотным электролитом:

(–) (Pt) H2 | H2SO4 | O2 (Pt) (+).

Теплоэнергетические Установки реферат

Вильям Гроув (1811–1896)

Позднее, в 1842 г., Гроув изобрел прообраз ТЭ с электродами из платиновой фольги, покрытой слоем губчатой платины и H2SO4 в качестве электролита. Эту систему ученый использовал уже как ХИТ для электрохимического разложения H2O (рис. 4).

Разделение протона от электрона водорода

Рис. 4. Оригинальный гальванический элемент Гроува

Термин «топливный элемент» (Fuel Cell, FC) был предложен в 1889 г. английскими химиками Людвигом Мондом и Чарльзом Лангером, которые изучали возможность практического применения открытия Гроува, используя в качестве окислителя воздух, а в качестве восстановителя – различные виды топлива, в том числе метан.

Теплоэнергетические Установки реферат

Людвиг Монд (1839–1909)

Большую роль в судьбе топливных элементов сыграл немецкий ученый Вильгельм Фридрих Оствальд, всемирно известный организатор и первый президент Немецкого электрохимического общества. В 1894 году на одном из первых собраний этого общества Оствальд произносит речь во славу топливных элементов: «Я не знаю, достаточно ли ясно представляют себе, сколь несовершенен для нашего времени высоко развитой техники важнейший источник энергии, которым мы сейчас пользуемся, — паровая машина…»

Разделение протона от электрона водорода

Вильгельм Оствальд (1853–1932)

В то время еще господствовали пар и уголь, и на тепловых электростанциях КПД достигал только 10 процентов.

В. Оствальд продолжал: «…Путь, которым можно решить самый важный из всех технических вопросов — вопрос получения дешевой энергии, должен быть теперь найден электрохимией. Если мы будем иметь элемент, производящий электроэнергию непосредственно из угля и кислорода воздуха в количестве, более или менее соответствующем теоретическому, то это будет техническим переворотом, превосходящим по своему значению изобретение паровой машины… Как будет устроен такой гальванический элемент, в настоящее время можно только предполагать… В таком элементе происходили бы те же самые химические процессы, что и в обычной печи: с одной стороны засыпался бы уголь, с другой — подавался кислород, а удалялся бы продукт их взаимодействия — углекислота… Только подумайте, как изменятся индустриальные районы! Ни дыма, ни сажи, ни паровых машин, никакого огня…»

Оствальд предсказал топливным элементам великое будущее и выдвинул идею использования топливных элементов для крупномасштабной генерации электроэнергии с использованием угля в качестве восстановителя. Однако реализовать эту идею на практике не удалось до сих пор.

В конце 1930х начинается работа над топливными элементами со щелочным электролитом и к 1939 году построен элемент, использующую никелированные электроды под высоким давлением. В ходе Второй Мировой Войны разрабатываются топливные элементы для подлодок британского флота и в 1958 году представлена топливная сборка, состоящая из щелочных топливных элементов диаметром чуть более 25 см.

В 1950х и 1960х годах одна из самых ответственных задач для топливных элементов родилась из потребности Национального управления по аэронавтике и исследованиям космического пространства США (NASA) в источниках энергии для длительных космических миссий. Щелочной топливный элемент NASA использует в качестве топлива водород и кислород, соединяя эти два химических элемента в электрохимической реакции. На выходе получаются три полезных в космическом полете побочных продукта реакции – электричество для питания космического аппарата, вода для питья и систем охлаждения и тепло для согревания астронавтов.

Интерес еще сильнее возрос в 1980е, когда промышленный мир пережил нехватку нефтяного топлива. В этот же период мировые страны также озаботились проблемой загрязнения воздуха и рассматривали способы экологически чистого получения электроэнергии.

В настоящее время технология производства топливных элементов (ячеек) переживает этап бурного развития.

Типы и разновидность топливных элементов.

Существуют различные типы топливных элементов – выбор подходящего типа топливного элемента зависит от его применения.

Теплоэнергетические Установки реферат Разделение протона от электрона водорода

Топливные элементы делятся на высокотемпературные и низкотемпературные. Низкотемпературные топливные элементы требуют в качестве топлива относительно чистый водород. Это часто означает, что требуется обработка топлива для преобразования первичного топлива (такого как природный газ) в чистый водород. Этот процесс потребляет дополнительную энергию и требует специального оборудования. Высокотемпературные топливные элементы не нуждаются в данной дополнительной процедуре, так как они могут осуществлять «внутреннее преобразование» топлива при повышенных температурах, что означает отсутствие необходимости вкладывания денег в водородную инфраструктуру.

Топливные элементы на расплаве карбоната (РКТЭ)

Топливные элементы с расплавленным карбонатным электролитом являются высокотемпературными топливными элементами. Высокая рабочая температура позволяет непосредственно использовать природный газ без топливного процессора и топливного газа с низкой теплотворной способностью топлива производственных процессов и из других источников.

Теплоэнергетические Установки реферат

Работа РКТЭ отличается от других топливных элементов. Данные элементы используют электролит из смеси расплавленных карбонатных солей. В настоящее время применяется два типа смесей: карбонат лития и карбонат калия или карбонат лития и карбонат натрия. Для расплавки карбонатных солей и достижения высокой степени подвижности ионов в электролите, работа топливных элементов с расплавленным карбонатным электролитом происходит при высоких температурах (650°C). КПД варьируется в пределах 60-80%.



При нагреве до температуры 650°C, соли становятся проводником для ионов карбоната (CO32-). Данные ионы проходят от катода на анод, где происходит объединение с водородом с образованием воды, диоксида углерода и свободных электронов. Данные электроны направляются по внешней электрической цепи обратно на катод, при этом генерируется электрический ток, а в качестве побочного продукта – тепло.

Реакция на аноде: CO32- +H2 → H2O + CO2 + 2e-Реакция на катоде: СO2 + 1/2O2 + 2e- → CO32-Общая реакция элемента:

H2 (g) + 1/2O2 (g) + CO2 (катод) → H2O(g) + CO2 (анод)

Высокие рабочие температуры топливных элементов с расплавленным карбонатным электролитом имеют определенные преимущества. При высоких температурах, происходит внутренний риформинг природного газа, что устраняет необходимость использования топливного процессора. Помимо этого, к числу преимуществ можно отнести возможность использования стандартных материалов конструкции, таких как листовая нержавеющая сталь и никелевого катализатора на электродах. Побочное тепло может быть использовано для генерации пара высокого давления для различных промышленных и коммерческих целей.

Высокие температуры реакции в электролите также имеют свои преимущества. Применение высоких температур требует значительного времени для достижения оптимальных рабочих условий, при этом система медленнее реагирует на изменение расхода энергии. Данные характеристики позволяют использовать установки на топливных элементах с расплавленным карбонатным электролитом в условиях постоянной мощности. Высокие температуры препятствуют повреждению топливного элемента окисью углерода.

Топливные элементы с расплавленным карбонатным электролитом подходят для использования в больших стационарных установках. Промышленно выпускаются теплоэнергетические установки с выходной электрической мощностью 3,0 МВт. Разрабатываются установки с выходной мощностью до 110 МВт.

Топливные элементы на основе фосфорной кислоты (ФКТЭ)

Топливные элементы на основе фосфорной (ортофосфорной) кислоты стали первыми топливными элементами для коммерческого использования. Топливные элементы на основе фосфорной (ортофосфорной) кислоты используют электролит на основе ортофосфорной кислоты (H3PO4) с концентрацией до 100%. Ионная проводимость ортофосфорной кислоты является низкой при низких температурах, по этой причине эти топливные элементы используются при температурах до 150–220°C.

Разделение протона от электрона водорода

Носителем заряда в топливных элементах данного типа является водород (H+, протон). Схожий процесс происходит в топливных элементах с мембраной обмена протонов, в которых водород, подводимый к аноду, разделяется на протоны и электроны. Протоны проходят по электролиту и объединяются с кислородом, получаемым из воздуха, на катоде с образованием воды. Электроны направляются по внешней электрической цепи, при этом генерируется электрический ток. Ниже представлены реакции, в результате которых генерируется электрический ток и тепло.

Реакция на аноде: 2H2 → 4H+ + 4e-Реакция на катоде: O2 (g) + 4H+ + 4e- → 2 H2OОбщая реакция элемента:

2H2 + O2 → 2H2O

КПД топливных элементов на основе фосфорной (ортофосфорной) кислоты составляет более 40% при генерации электрической энергии. При комбинированном производстве тепловой и электрической энергии, общий КПД составляет около 85%. Помимо этого, учитывая рабочие температуры, побочное тепло может быть использовано для нагрева воды и генерации пара атмосферного давления.

Высокая производительность теплоэнергетических установок на топливных элементах на основе фосфорной (ортофосфорной) кислоты при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии является одним из преимуществ данного вида топливных элементов. В установках используется окись углерода с концентрацией около 1,5%, что значительно расширяет возможность выбора топлива. Помимо этого, СО2 не влияет на электролит и работу топливного элемента, данный тип элементов работает с риформированным природным топливом. Простая конструкция, низкая степень летучести электролита и повышенная стабильность также являются преимущества данного типа топливных элементов.

Промышленно выпускаются теплоэнергетические установки с выходной электрической мощностью до 500 кВт. Установки на 11 МВт прошли соответствующие испытания. Разрабатываются установки с выходной мощностью до 100 МВт.

Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ)

Теплоэнергетические Установки реферат

Твердооксидные топливные элементы являются топливными элементами с самой высокой рабочей температурой. Рабочая температура может варьироваться от 600°C до 1000°C, что позволяет использовать различные типы топлива без специальной предварительной обработки. Для работы с такими высокими температурами используемый электролит представляет собой тонкий твердый оксид металла на керамической основе, часто сплав иттрия и циркония, который является проводником ионов кислорода (О2-).

Твердый электролит обеспечивает герметичный переход газа от одного электрода к другому, в то время как жидкие электролиты расположены в пористой подложке. Носителем заряда в топливных элементах данного типа является ион кислорода (О2-). На катоде происходит разделение молекул кислорода из воздуха на ион кислорода и четыре электрона. Ионы кислорода проходят по электролиту и объединяются с водородом, при этом образуется четыре свободных электрона. Электроны направляются по внешней электрической цепи, при этом генерируется электрический ток и побочное тепло.

Реакция на аноде: 2H2 + 2O2- → 2H2O + 4e-Реакция на катоде: O2 + 4e- → 2O2-Общая реакция элемента:

2H2 + O2 → 2H2O

КПД производимой электрической энергии является самым высоким из всех топливных элементов – около 60-70%. Высокие рабочие температуры позволяют осуществлять комбинированное производство тепловой и электрической энергии для генерации пара высокого давления. Комбинирование высокотемпературного топливного элемента с турбиной позволяет создать гибридный топливный элемент для повышения КПД генерирования электрической энергии до 75%.

Твердооксидные топливные элементы работают при очень высоких температурах (600°C–1000°C), в результате чего требуется значительное время для достижения оптимальных рабочих условий, при этом система медленнее реагирует на изменение расхода энергии. При таких высоких рабочих температурах не требуется преобразователь для восстановления водорода из топлива, что позволяет теплоэнергетической установке работать с относительно нечистым топливом, полученным в результате газификации угля или отработанных газов и т.п. Также данный топливный элемент превосходно подходит для работы с высокой мощностью, включая промышленные и крупные центральные электростанции. Промышленно выпускаются модули с выходной электрической мощностью 100 кВт.

Топливные элементы с прямым окислением метанола (ПОМТЭ)

Технология использования топливных элементов с прямым окислением метанола переживает период активного развития. Она успешно зарекомендовала себя в области питания мобильных телефонов, ноутбуков, а также для создания переносных источников электроэнергии, на что и нацелено будущее применение данных элементов.

Устройство топливных элементов с прямым окислением метанола схоже с топливных элементах с мембраной обмена протонов (МОПТЭ), т.е. в качестве электролита используется полимер, а в качестве носителя заряда – ион водорода (протон). Однако, жидкий метанол (CH3OH) окисляется при наличии воды на аноде с выделением СО2, ионов водорода и электронов, которые направляются по внешней электрической цепи, при этом генерируется электрический ток. Ионы водорода проходят по электролиту и вступает в реакцию с кислородом из воздуха и электронами, поступающих с внешней цепи, с образованием воды на аноде.

Реакция на аноде: CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e-Реакция на катоде: 3/2O2 + 6 H+ + 6e- → 3H2OОбщая реакция элемента:

CH3OH + 3/2O2 → CO2 + 2H2O

Достоинством данного типа топливных элементов являются небольшие габариты, благодаря использованию жидкого топлива, и отсутствие необходимости использования преобразователя.

Щелочные топливные элементы (ЩТЭ)

Разделение протона от электрона водорода

Щелочные топливные элементы – одни из самых эффективных элементов, используемых для генерации электричества, эффективность выработки электроэнергии доходит до 70%.

В щелочных топливных элементах используется электролит, то есть водный раствор гидроксида калия, содержащийся в пористой стабилизированной матрице. Концентрация гидроксида калия может меняться в зависимости от рабочей температуры топливного элемента, диапазон которой варьируется от 65°C до 220°C. Носителем заряда в ЩТЭ является гидроксильный ион (ОН-), движущийся от катода к аноду, где он вступает в реакцию с водородом, производя воду и электроны. Вода, полученная на аноде, движется обратно к катоду, снова генерируя там гидроксильные ионы. В результате этого ряда реакций, проходящих в топливном элементе, производится электричество и, как побочный продукт, тепло:

Реакция на аноде: 2H2 + 4OH- → 4H2O + 4e-Реакция на катоде: O2 + 2H2O + 4e- → 4 OH-Общая реакция системы:

2H2 + O2 → 2H2O

Достоинством ЩТЭ является то, что эти топливные элементы — самые дешевые в производстве, поскольку катализатором, который необходим на электродах, может быть любое из веществ, более дешевых чем те, что используются в качестве катализаторов для других топливных элементов. ЩТЭ работают при относительно низкой температуре и являются одними из самых эффективных топливных элементов — такие характеристики могут соответственно способствовать ускорению генерации питания и высокой эффективности топлива.

Одна из характерных особенностей ЩТЭ – высокая чувствительность к CO2, который может содержаться в топливе или воздухе. CO2 вступает в реакцию с электролитом, быстро отравляет его, и сильно снижает эффективность топливного элемента. Поэтому использование ЩТЭ ограничено закрытыми пространствами, такими как космические и подводные аппараты, они должны работать на чистом водороде и кислороде. Более того, такие молекулы, как CO, H2O и CH4, которые безопасны для других топливных элементов, а для некоторых из них даже являются топливом, вредны для ЩТЭ.

Полимерные электролитные топливные элементы (ПЭТЭ)

В случае полимерных электролитных топливных элементов полимерная мембрана состоит из полимерных волокон с водными областями, в которых существует проводимость ионов воды H2O+ (протон, красный) присоединяется к молекуле воды). Молекулы воды представляют проблему из-за медленного ионного обмена. Поэтому требуется высокая концентрация воды как в топливе, так и на выпускных электродах, что ограничивает рабочую температуру 100°C.

Теплоэнергетические Установки реферат

Твердокислотные топливные элементы (ТКТЭ)

В твердокислотных топливных элементах электролит (CsHSO4) не содержит воды. Рабочая температура поэтому составляет 100-300°C. Вращение окси анионов SO42-позволяет протонам (красный) перемещаться так, как показано на рисунке. Как правило, твердокислотный топливный элемент представляет собой бутерброд, в котором очень тонкий слой твердокислотного компаунда располагается между двумя плотно сжатыми электродами, чтобы обеспечить хороший контакт. При нагреве органический компонент испаряется, выходя через поры в электродах, сохраняя способность многочисленных контактов между топливом (или кислородом на другом конце элементы), электролитом и электродами.

Разделение протона от электрона водорода

Различные модули топливных элементов. Батарея топливного элемента

Теплоэнергетические Установки реферат

Батарея топливных элементов

Остальное оборудование, работающее при высокой температуре (интегрированный парогенератор, камера сгорания, устройство смены теплового баланса)

Теплостойкая изоляция

Модуль топливного элемента

Разделение протона от электрона водородаТеплоэнергетические Установки реферат

Разделение протона от электрона водорода

Инновационные энергосберегающие коммунально-бытовые теплоэнергетические установки обычно построены на твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ), полимерных электролитных топливных элементах (ПЭТЭ), топливных элементах на фосфорной кислоте (ФКТЭ), топливных элементах с мембраной обмена протонов (МОПТЭ) и щелочных топливных элементах (ЩТЭ). Обычно имеют следующие характеристики:

Наиболее подходящими следует признать твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), которые:

работают при более высокой температуре, что уменьшает необходимость в дорогих драгоценных металлах (таких, как платина)

могут работать на различных видах углеводородного топлива, в основном на природном газе

имеют большее время запуска и потому лучше подходят для длительного действия

демонстрируют высокую эффективность выработки электроэнергии (до 70%)

из-за высоких рабочих температур установки могут быть скомбинированы с системами обратной теплоотдачи, доводя общую эффективность системы до 85%

имеют практически нулевой уровень выбросов, работают бесшумно и предъявляют низкие требованиями к эксплуатации в сравнении с существующими технологиями выработки электроэнергии

Тип топливной элементы

Рабочая температура

Эффективность выработки электроэнергии

Тип топлива

Область применения

РКТЭ

550–700°C

50-70%

Большинство видов углеводородного топлива

Средние и большие установки

ФКТЭ

100–220°C

35-40%

Чистый водород

Большие установки

МОПТЭ

30-100°C

35-50%

Чистый водород

Малые установки

ТОТЭ

450–1000°C

45-70%

Большинство видов углеводородного топлива

Малые, средние и большие установки

ПОМТЭ

20-90°C

20-30%

Метанол

Переносные

ЩТЭ

50–200°C

40-70%

Чистый водород

Космические исследования

ПЭТЭ

30-100°C

35-50%

Чистый водород

Малые установки




Предыдущий:

Следующий: