Электрохимические генераторы для отопления: Как устроен портативный электрохимический генератор на природном газе / Хабр

Генератор на топливных элементах • Retrailer

Топливные элементы — это перспективный, долговечный, надежный и экологический чистый источник получения электрической энергии. Топливный элемент (или как его еще называют электрохимический генератор) — устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в электрическую энергию в процессе электрохимической реакции. В идеале, для работы топливного элемента в качестве подаваемого топлива необходим водород. Однако производство и хранение такого топлива достаточно затратны. Поэтому «портативные» генераторы на топливных элементах работают и от водородосодержащего топлива. В качестве такого топлива могу быть использованы привычные нам углеводороды:метан, бутан, пропан, метанол, бензин.

При использовании водорода в качестве топлива, продуктами химической реакции, помимо желаемой электроэнергии выступают тепло и вода. В этом случае такой генератор абсолютно безвреден для окружающей среды. При использовании в качества топлива углеводородов (например пропан), в окружающую среду будут выделяться так же оксиды углерода и азота.

Однако, их значение существенно ниже, чем при обычном сжигании.

Устройство и принцип действия

Генератор на топливных элементах состоит из:

• топливного процессора
• секции выработки энергии
• преобразователя напряжения

Топливный процессор преобразует углеводородное топливо в водород, необходимый для электрохимической реакции (реформинг). Основной элемент устройства — реформер. Поступающий в реформер, к примеру, природный газ взаимодействует с водяным паром при очень высоких температурах (около 900 °C) и высоком давлением в присутствии катализатора (никеля). Пар, необходимый для преобразования, образуется из конденсата в следствии работы топливного элемента. При этом используется тепло, так же выделяемое в следствии его работы.

Секция выработки энергии — основная часть генератора. Она состоит из множества топливных ячеек, в состав электродов которых входит платиновый катализатор. С помощью этих ячеек вырабатывается постоянный электрический ток.

Преобразователь напряжения. Вырабатываемый топливными ячейками постоянный ток неустойчив, имеет низкое напряжение и высокую силу тока. Для преобразования его в переменный ток, отвечающий стандартам, а так же для защиты электрической цепи от различных сбоев и используется преобразователь напряжения.

В таком генераторе примерно 40% энергии углеводородного топлива может быть преобразовано в электрическую энергию. Так же еще 40% энергии топлива преобразуются в тепловую энергию. Его можно использовать для обогрева помещения, а та же воды в водопроводе. Поэтому суммарный КПД такого генератора может достигать 80%.

Достоинством генератора на топливных элементах является:

• возможно быть источником электро и теплоснабжения;
• высокий КПД 50%. А если использовать получаемое в следствии работы тепло, то и все 80%;
• отсутствие вибраций и шумов;
• минимальное количество загрязняющих веществ;
• надежность (отсутствие движущихся элементов)
• простота эксплуатации

Недостатки и особенности:

• относительно высокая стоимость;
• наиболее эффективно в качестве топлива использовать водород;

Модными и современными технологиями заинтересовались так же производители аксессуаров для караванинга и выпустили несколько своих разработок.

Truma VeGa

Немецкая компания Truma, специализирующая в области газовых и электрических устройств для караванинга, совместно с институтом микро техники IMM разработали генератор электроэнергии на топливных элементах Truma VeGa. Идея заключалась в том, что бы сделать доступный генератор на новой, набирающей популярность технологии топливных элементов для массового потребителя. Система получила серебряную награду F-CELL в 2007 году и премию на выставке Bavarian Energy в 2008 году. Широкой публике технологичный продукт был представлен на выставке Caravan Salon в 2012 году в Дюссельдорфе. В том же году стартовало ее серийное производство и продажи.

Для выработки водорода с последующим преобразование его в электроэнергию, Vega использует сжиженный углеводородный газ (пропан/бутан). Максимальная производительность устройства 250 Вт/час или 6 Квт/сутки. Тем самым, VeGa дает возможность пользоваться одновременно множеством потребителей энергии в доме на колесах. Из стандартного, заправленного пропаном, 11 кг. баллона, VeGa способна выжать до 28 Квт электроэнергии. Таким образом, в зависимости от потребления электроэнергии, можно проживать автономно до нескольких недель.

Система работает полностью автоматически. Как только напряжение на аккумуляторе «проседает» ниже нормального, Vega включается и заряжает аккумулятор током до 20 А. Правильный ток зарядки может быть адаптирован по различные виды аккумуляторов (кислотные, щелочные, гелиевые). После достижения оптимального напряжения на клеммах аккумулятора, VaGa возвращается в режим ожидания. Так же генератор на топливных элементах VeGa можно запустить принудительно. Цветной сенсорный дисплей отображает все необходимые параметры работы: зарядный ток, напряжения аккумулятора, интервалы работы.

Преимуществом данной системы перед другими альтернативными источниками энергии (солнечные панели и ветрогенераторы) является доступность и относительная дешевизна используемого сырья (газ пропан/бутан), стабильность работы в любое время суток в широком диапазоне температур.

А теперь о грустном. Рыночная стоимость Truma Vega по каталогу Movera составляла 7000 евро. Слишком высокая цена за новые технологии даже для европейского караванера. Продажи шли очень вяло. Truma VeGa исчезла со страниц каталогов в 2015 году. Сегодня компания Truma об этой системе старается не вспоминать.

EFOY

Компания EFOY больше преуспела в разработке и реализации генераторов на топливных элементах. Главное отличие от Truma Vega в том, что в качества сырья (топлива) генераторы EFOY используют метанол (метиловый спирт СН₃ОН). Метанол продает сам завод изготовитель в канистрах 5 и 10 л. (цена по каталогу Movera 30 и 45 евро соответственно). 5 литров метанола достаточно для выработки 5.5 кВт электроэнергии.

Для автодомов и караванов EFOY выпускает 3 вида генераторов:

• Comfort 80. Максимальная мощность — 40 Вт. Емкость — 80 Ач в день. Ток заряда — 3,3 А. Стоимость (Movera) — 2600 евро
• Comfort 140. Максимальная мощность — 72 Вт.
  Емкость — 140 Ач в день. Ток заряда — 6 А. Стоимость (Movera) — 4000 евро
• Comfort 210. Максимальная мощность — 105 Вт. Емкость — 210 Ач в день. Ток заряда — 8,8 А. Стоимость (Movera) — 5600 евро

Та же как и VeGa, EFOY имеет автоматическую функцию поддержания заряда на аккумуляторе и включается только при необходимости.

Достоинства. Генератор работает бесшумно и экологично. Выделает только тепло, водяной пар и совсем немного двуокиси углерода. Работает независимо от времени суток в диапазоне температур от — 10 ° C до +40 ° C .

Так же компания EFOY выпускает генераторы серии Pro для промышленных масштабов.

Недостатки. по прежнему не решена ценовая проблема топливных элементов. В качестве катализатора в ячейках топливных элементов используют дорогой материал — платину, что конечно же сказывается на цене.

Стоит отметить, что топливными элементами, работающими на метаноле, занимается, помимо EFOY, еще большое количество компаний. Компания Toshiba внедряет компактные метаноловые топливные элементы для питания плееров, телефонов и ноутбуков. Топливные элементы, работающие на этиловом спирте на сегодняшний день являются наиболее вероятной заменой привычных нам аккумуляторов.

ООО «НПО «Центротех» официальный сайт

для Вашего бизнеса Наше предприятие обладает уникальными компетенциями в атомной, военной, авиакосмической, нефтегазовой и приборостроительной областях. Перейти в каталог

ЛИТИЙ-ИОННЫЕ
НАКОПИТЕЛИ ЭНЕРГИИ

ФИЛЬТРЫ И ФИЛЬТРУЮЩИЕ
ЭЛЕМЕНТЫ

СИСТЕМА ОЧИСТКИ
БУРОВОГО РАСТВОРА

ПРИБОРНАЯ ПРОДУКЦИЯ

АВТОНОМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА
НА БАЗЕ ТВЕРДООКСИДНЫХ
ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ

МАТЕРИАЛЫ

ПОРОШКИ НИКЕЛЯ
И КОБАЛЬТА

ЛЕНТЫ НИКЕЛЕВЫЕ
ПОРИСТЫЕ

АККУМУЛЯТОРНЫЕ
БАТАРЕИ

КОМПРЕССОР ВИНТОВОЙ

ГИПЕРТЕПЛОПРОВОДЯЩИЕ
ПОРИСТЫЕ СТРУКТУРЫ

ГАЗОВЫЕ ЦЕНТРИФУГИ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ
ГЕНЕРАТОРЫ

КАПЛЕОТДЕЛИТЕЛИ

Кто мы

О предприятии

Научно-производственное объединение «Центротех» входит в контур управления Топливной компании «ТВЭЛ» Госкорпорации «Росатом»

За последние годы наше предприятие вошло в число лучших промышленных и машиностроительных заводов нового типа. Технический парк завода оснащен самым современным, универсальным и высокоточным оборудованием для удовлетворения широкого спектра потребностей промышленности в целом.

cheap https://www.fake-watches.is/ online stores.the most popular brands of today like https://chloereplica.to/ in our store.most popular https://www.swisswatch.to/ for cheap sale.cheap movadowatches under $57 exceedingly tight end production and so nighttime benchmark will probably be the wristwatch part and so long-term longevity of the protection.it is a wide selection of chicago-bulls that suit men and women with free shipping worldwide.japanese cheap Mexico jerseys replica.the earth’s most innovative watchmaking technilogy is existed in cheap https://www.bestvapesstore.com vape under $55.reddit relojes de imitacion baratos timepiece exercises some older the watchmaking arena technicians.swiss grade www.upscalerolex.to/.

На шаг впереди

Эффективность

Уважение

Ответственность за результат

Единая команда

Безопасность

Это интересно

Последние Новости

19. 04.2023

17 апреля нашего коллегу торжественно наградили в Екатерининском зале Кремлевской резиденции президента РФ в Кремле. Награду Александру Думову, главному специалисту службы технического обеспечения производства НПО…

19.04.2023

14 апреля журналисты новоуральских СМИ спросили генерального директора НПО «Центротех» Сергея Агапова, делает ли он добро, как отдыхает, что уже успел сделать для города как…

19.04.2023

Привет из Коврова передаёт электрогазосварщик НПО «Центротех» Константин Корзан — с заключительного дня дивизионального чемпионата TVELSkills-2023 в компетенции «Сварочные технологии». В этом году задание стало…

Все новости

Все что вам нужно

Производственные возможности

Наше предприятие оснащено универсальным, современным и высокоточным оборудованием для производства деталей, адаптируемым под решение любых задач.

01.

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА

Немецкие роботизированные металлообрабатывающие центры позволяют обрабатывать по 8-16 сложных габаритных деталей за одну установку.

02.

ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Высококвалифицированные специалисты ООО «НПО «Центротех» выполняют нанесение любых видов гальвано-химических покрытий.

03.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС

Используется 7 гидравлических прессов для изготовления фасонных изделий из реактопластов, термопластов и резины.

04.

МЕЛКОСЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Автоматическая линия мелкосерийного производства включает в себя машину загрузки печатных плат, автомат трафаретной печати, систему технического зрения.

05.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРЁХМЕРНЫХ ПРОТОТИПОВ

3D принтер позволяет создавать с высочайшей точностью мелкие точные детали, включая их внутренние элементы, функциональные прототипы, формовки, модели и макеты.

06.

ПОРОШКОВОЕ ОКРАШИВАНИЕ

Осуществляется на автоматизированном комплектном оборудовании по подготовке поверхности и окрашиванию порошковыми красками.

[PDF] Термоэлектрохимический генератор: сбор энергии и терморегуляция для систем жидкостного охлаждения title={Термоэлектрохимический генератор: сбор энергии \& терморегуляция для систем жидкостного охлаждения}, автор = {Али Хуссейн Казим и А.

Сина Бушаги, Сай Т. Стивенс и Баратунде А. Кола}, journal={Устойчивая энергетика и топливо}, год = {2017}, громкость = {1}, страницы={1381-1389} }

• А. Казим, А. С. Бушаги, Б. Кола
• Опубликовано 25 июля 2017 г. уменьшение размера и повышение производительности электронных устройств требует использования жидкостного охлаждения для рассеивания огромного количества тепла, которое генерируется в результате. В таких местах, как центры обработки данных, охлаждение ЦП осуществляется с помощью воздушных и жидкостных методов. В настоящее время целью существующих конструкций жидкостного охлаждения является обеспечение охлаждения этих мощных ЦП. Мы протестировали и утвердили модифицированную конструкцию жидкостного охлаждения… 

  Просмотр через Publisher

  rsc.org

  Термогальванические элементы для сбора тепловой энергии окружающей среды в течение всего дня

  • Boyang Yu, Jiangjiang Duan, Jun Zhou

  • Инженерное дело, экологические исследования

    9002 011 2019

  Сообщается о тандемном устройстве, состоящем из полипиррольного (PPy) широкополосного поглотителя/радиатора, термогальванического элемента и теплоаккумулирующего материала (пена Cu/PEG1000), которое объединяет несколько функций нагрева, охлаждения и рециркуляции тепловой энергии.

  Термоэлектрохимическая проточная ячейка

  • C. Reichert

  • Материаловедение

  • 2018

  В мире с постоянно растущим энергопотреблением важно использовать энергию эффективно и ответственно. В настоящее время почти 2/3 химической энергии тратится впустую в виде низкопотенциального отработанного тепла…

  Наноструктурированные углеродные электроды для увеличения удельной мощности в потоке Теплоотводы термоэлектрохимических генераторов

  • А. Казим, Б. Кола

  • Материаловедение, инженерия

    Журнал электрохимического преобразования и хранения энергии

  • 2018

  Тепло — побочный продукт всех механизмов преобразования энергии. Усилия по использованию и рассеиванию тепла остаются проблемой для дальнейшего развития и оптимизации устройств преобразования энергии. Стационарные…

  Влияние переходного низкопотенциального солнечного тепла на жидкие термогальванические элементы

  • М. Овусу, К. Менса-Дарква, А. Эндрюс, Ф. Дэвис, П. Фелан

  • Машиностроение

  • 2020

  Гибридные термоэлектрохимические сборщики энергии для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в электричество с помощью вольфрамовых электродов -Su Kim, Yong-Tae Kim

• Материаловедение

  Тезисы конференции ECS

• 2022

Оптимизация термофотоэлектрической энергетической системы с многоконцентрическим излучателем со спектральным управлением

• А. Казим, А. Салман, Абу Бакар Хан, У. Шаукат, А. Шаббир

• Инженерия, наука об окружающей среде

  Журнал технологий энергетических ресурсов

• 2021

Термопреобразование твердой и фотоэлектрической энергии государственный метод преобразования тепловой энергии в электрическую, использующий только инфракрасный свет, т. е. тепло. Его максимальная эффективность достигается за счет соответствующей ширины запрещенной зоны…

Многофункциональные магнитные наноколлоиды для гибридного сбора солнечной и термоэлектрической энергии

• Э. Сани, М. Мартина, Т. Салез, С. Накамае, Э. Дюбуа, В. Пейр

• Инженерное дело

  Наноматериалы

• 2021

жидкий теплоноситель для совместного производства тепла и электроэнергии в новых гибридных плоских солнечных тепловых коллекторах, где применяется геометрия верхнего нагрева.

Синтез и исследование термоэлектрического генератора на отработанном тепле

Растущая потребность в разработке альтернативных методов получения чистой энергии, а также растущий выброс так называемого отработанного тепла промышленных предприятий и другой антропогенной деятельности, которые…

Электрохимические термоэлементы с высоким коэффициентом Зеебека для эффективной утилизации отходящего тепла

• Hongyao Zhou, Ping Liu

• Химия

• 2018

2018

то же самое обратимая реакция, но при разных температурах. Его коэффициент Зеебека составляет…

Термогальванический сбор энергии от принудительного конвекционного охлаждения поверхностей с температурой 100–200 °C, генерирующих высокую удельную мощность

• Ю. Икеда, Ю. Чо, Ёити Мураками

• Инженерия, наука об окружающей среде

  Устойчивая энергетика и топливо

• 2021

Показан реально полезный уровень жидкостного охлаждения при выработке электроэнергии 10 Вт м−2 тепловыделяющая поверхность с использованием тонкого термического пограничного слоя и термически стабильного электролита…

Новые углеродные материалы для сбора тепловой энергии

Для снижения потребления ископаемого топлива были проведены исследования по использованию низкопотенциального тепла, полученного из потоков промышленных отходов. Одной из перспективных систем преобразования термоэнергии является…

Гибкие термоэлементы для использования тепла тела

• Hyeongwook Im, H. Moon, Jeong Seok Lee, In-Young Chung, T. Kang, Y.H. Kim

• Engineering

  Nano Research

9 00021 020 Пластик термоэлектрохимические элементы (термоэлементы) с водным электролитом феррицианид/ферроцианид калия исследованы в качестве альтернативы традиционным термоэлектрикам для…

Проектирование и оптимизация термоэлектрохимических элементов

Термоэлектрохимические элементы (или термоячейки) преобразуют тепловую энергию в электричество в непрерывном режиме на основе баланса ионной проводимости и окислительно-восстановительных реакций на горячих и холодных электродах. В…

Сбор отработанной тепловой энергии с использованием термоэлектрохимического элемента на основе углеродных нанотрубок.

• Renchong Hu, B. Cola, R. Baughman

• Engineering

  Нанобуквы

• 2010

Продемонстрированы термоэлементы в практических конфигурациях, использующие относительно недорогую углеродную тепловую энергию MWNT), которые обеспечивают большую электрохимически доступную площадь поверхности и быстрый окислительно-восстановительный перенос электронов, что значительно повышает способность термоячейки генерировать ток и общую эффективность.

Разработка тонкопленочной термоэлектрохимической ячейки для сбора отработанной тепловой энергии

• Hyeongwook Im, T. Kang, D. Kim, Y.H. Kim

• Engineering, Materials Science

• 2012

  4 9 В этом исследовании

  4 9 изготовлен тонкопленочный термоэлектрохимический элемент, непосредственно преобразующий отработанную тепловую энергию в электрическую. Электрическая проводимость проводящего углеродного волокна, который был…

  Термогальваническая система рекуперации тепла в автомобилях

  • Андрей Гунаван, Николас В. Фетте, П. Фелан

  • Инженерия, наука об окружающей среде

  • 2015

  Рекуперация отработанного тепла от автомобилей остается привлекательной темой для исследований. Твердотельные термоэлектрические генераторы (ТЭГ) были широко исследованы для этой цели, но их практическое… являются потенциально недорогими и относительно высокоэффективными материалами для этого применения, и продемонстрирована важность чистоты электрода, инженерной пористости и каталитических поверхностей для повышения производительности термоячейки.

  Усиливающее влияние естественной конвекции на выработку энергии термогальваническими элементами

  • Андрей Гунаван, Хечао Ли, П. Фелан

  • Материаловедение

  • 2014

  Электроэнергия Электрохимические граффити

  • T. Kang, S. Fang, R. Baughman

  • Материаловедение

  • 2012

  Термоэлементы на основе наноуглерода с водным электролитом из ферро/феррицианида калия исследуются в качестве альтернативы традиционным термоэлектрическим элементам для сбора тепловой энергии. В…

  A Review of Power Generation in Water Thermogalvanic Cells

  • T. I. Quickenden, Y. Mua

  • Materials Science

  • 1995

  Обзор литературы по водным термогальваническим элементам. По возможности эффективность преобразования энергии {phi} относительно эффективности двигателя Карно, работающего между теми же…

  Термоэлектрохимический генератор: сбор энергии и терморегуляция для систем жидкостного охлаждения

  Термоэлектрохимический генератор: сбор энергии и терморегуляция для систем жидкостного охлаждения†

  Али Хусейн Казим, ^аб А. Сина Бушаги, ^с Сай Т. Стивенс ^и и Баратунде А. Кола * ^{объявление}

  Принадлежности автора

  * Соответствующие авторы

  ^и Школа машиностроения Джорджа В. Вудраффа, Технологический институт Джорджии, Атланта, Джорджия 30332, США

  ^б Факультет машиностроения, Инженерно-технологический университет, Лахор, Пенджаб 54890, Пакистан

  ^в Департамент машиностроения, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс 02139, США

  ^д Школа материаловедения и инженерии Технологического института Джорджии, Атланта, Джорджия 30332, США
  Электронная почта: кола@gatech. edu

  Аннотация

  Управление большими данными — это проблема термодинамики; уменьшение размера и повышение производительности электронных устройств требует использования жидкостного охлаждения для рассеивания огромного количества тепла, которое генерируется в результате. В таких местах, как центры обработки данных, охлаждение ЦП осуществляется с помощью воздушных и жидкостных методов. В настоящее время целью существующих конструкций жидкостного охлаждения является обеспечение охлаждения этих мощных ЦП. Мы протестировали и утвердили модифицированную систему жидкостного охлаждения, которая дополняет текущую архитектуру охлаждения возможностью собирать энергию из отработанного тепла, отводимого от этих источников тепла. Электролит, способный вступать в обратимую окислительно-восстановительную реакцию, прокачивается через макроканальную проточную термоэлектрохимическую ячейку (fTEC).

  No related posts.