Екологія
Паливні елементи для побутового використання
Паливні елементи перетворять хімічну енергію безпосередньо в електрику, минаючи попередні трансформації. Незважаючи на очевидні вигоди в продуктивності, відразу після винаходу елементи не викликали фурор на ринку через їхню складність.
Але зелені технології розвиваються. Дослідники з Інституту Фраунгофера і компанії Vaillant розробили простий пристрій, доступне для побутового використання.
«Слід завжди говорити про систему паливних елементів», - розповідає доктор Маттіас Ян (MatthiasJahn), голова департаменту модулів і систем Інституту Фраунгофера керамічних технологій і систем (Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems, IKTS) в Дрездені. Одна осередок проводить невелика напруга, недостатнє для енергопостачання об'єктів. Тому, за аналогією з акумуляторними батареями, кілька паливних елементів об'єднують в єдину систему. Кожен паливний елемент розміром з компакт-диск. «Ми називаємо групи [елементів] стеками», - пояснює доктор Ян.
Паливні елементи перетворять природний газ безпосередньо в електроенергію. Вони набагато ефективніше, ніж установки з двигунами внутрішнього згоряння, які використовують декілька ступенів перетворення. Спочатку вивільняється в результаті спалювання палива енергія перетворюється двигуном в механічну, за допомогою якої обертається вал електричного генератора. В результаті ланцюжка перетворень велика частина енергії втрачається.
Спільно з відомим виробником нагрівального обладнання Vaillant, Інститут Фраунгофера розробив компактну, безпечну і надійну систему паливних елементів, що генерує електрику і тепло для приватних господарств з природного газу. В даний час пристрій проходить тестову практичну експлуатацію в приватних домашніх господарствах.
Своїми розмірами домашня енергетична установка на паливних елементах, пристосована для настінної установки, не відрізняється від звичайних нагрівальних котлів, однак, виробляє не тільки тепло, а й електричну енергію. Вихідна потужність складає 1 кВт, що достатньо для забезпечення потреб середньої сім'ї з 4 осіб.
В рамках європейського демонстраційного проекту ene.field близько 150 таких енергетичних блоків встановлено в ряді країн ЄС. Крім цього, на початку 2014 року Valliant почав їх дрібносерійне виробництво.
Паливні елементи мініатюрної домашньої електростанції технологічно відрізняються від тих, які в основному використовуються в автомобілях. Основне експлуатаційне відмінність у ступені нагріву. Якщо робоча температура автомобільних паливних елементів на мембрані протонного обміну досягає 80 градусів, то використана дослідниками з Інституту Фраунгофера технологія твердих паливних елементів передбачає розігрів до 850 градусів. Однак при цьому тверді елементи дешевше і простіше. В якості електроліту в них використовується кераміка, яка не містить дорогоцінних і рідкісних металів.
Джерело електричної енергії на виході паливних елементів - водень. При підключенні установки до мережі природного газу, до подачі в безшумну камеру «холодного згоряння», де в ході реакції з киснем повітря виробляється електроенергія і тепло, природний газ проходить етап реформинга, збагачуючись воднем.
Facepla.net за матеріалами Fraunhofer
