Запрошуємо розробників корисного устаткування до співпраці

Два напрямки розвитку ПЕ

Існують дві сфери застосування ПЕ: автономна й велика енергетика.

Для автономного використання основними є питомі характеристики й зручність експлуатації. Вартість вироблюваної енергії не є основним показником.

Для великої енергетики вирішальним фактором є економічність. Крім того, установки повинні бути довговічними, не містити дорогих матеріалів і використовувати природне паливо при мінімальних витратах на підготовку.

Найбільші вигоди обіцяє використання ПЕ в автомобілі. Тут, як ніде, позначиться компактність ПЕ. При безпосередньому одержанні електроенергії з палива економія останнього складе біля 50%.

Уперше ідея використання ПЕ у великій енергетиці була сформульована німецьким ученим В. Освальдом в 1894 році. Пізніше одержала розвиток ідея створення ефективних джерел автономної енергії на основі ПЕ.

Після цього вживали кількаразові спроби використовувати вугілля як активну речовину в ПЕ. В 30-і роки німецький дослідник Э. Бауер створив лабораторний прототип ПЕ із твердим електролітом для прямого анодного окислювання вугілля. У цей же час досліджувалися киснево-водневі ПЕ.

Кафедра енергетики та електротехніки Джерела енергії на Землі

К. т.н., доц. Є. О. Баганов

В 1958 році в Англії Ф. Бекон створив першу киснево-водневу установку потужністю 5 кВт. Але вона була громіздкої через використання високого тиску газів (2...4 МПа).

З 1955 року в США К. Кордеш розробляв низькотемпературні киснево - водневі ПЕ. У них використовувалися вугільні електроди із платиновими каталізаторами. У Німеччині Е. Юст працював над створенням неплатинових каталізаторів.

Після 1960 року були створені демонстраційні й рекламні зразки. Перше практичне застосування ПЕ знайшли на космічних кораблях «Аполлон». Вони були основними енергоустановками для живлення бортової апаратури й забезпечували космонавтів водою й теплом.

Основними областями використання автономних установок з ПЕ були військові й військово-морські застосування. Наприкінці 60-х років обсяг досліджень по ПЕ скоротився, а після 80-х знову зріс стосовно до великої енергетики.

Фірмою VARTA розроблені ПЕ з використанням двосторонніх газодифузійних електродів. Електроди такого типу називають «Янус». Фірма Siemens розробила електроди з питомою потужністю до 90 Вт/кг. У США роботи з киснево-водневих елементів проводить United Technology Corp.

У великій енергетиці дуже перспективне застосування ПЕ для великомасштабного накопичення енергії, наприклад, одержання водню. Поновлювані джерела енергії (сонце й вітер) відрізняються невисокою щільністю енергії. Їхнє серйозне використання, без якого в майбутньому не обійтися, немислиме без акумуляторів, що запасають енергію в тій або іншій формі.

Проблема накопичення актуальна вже сьогодні: добові й тижневі коливання навантаження енергосистем помітно знижують їхню ефективність і вимагають так званих маневрених потужностей. Один з варіантів електрохімічного накопичувача енергії - паливний елемент у поєднанні з електролізерами й газгольдерами.

Перше покоління ПЕ

Найбільшої технологічної досконалості досягли середньотемпературні ПЕ першого покоління, що працюють при температурі 200...230°С на рідкому паливі, природному газі або на технічному водні (технічний водень _ продукт конверсії органічного палива, що містить незначні домішки окису вуглецю). Електролітом у них служить фосфорна кислота, що заповнює пористу вуглецеву матрицю. Електроди виконані з вуглецю, а каталізатором є платина (платина використовується в кількостях порядку декількох грамів на кіловат потужності).

Одна таких електростанцій уведена в лад у штаті Каліфорнія 1991 року. Вона складається з вісімнадцяти батарей масою по 18 т кожна й розміщається в корпусі діаметром ледве більше 2 м і висотою близько 5 м. Продумано процедуру заміни батареї за допомогою рамної конструкції, що рухається по рейках.

Дві електростанції на ПЕ США поставили в Японію. Перша з них була пущена ще на початку 1983 року. Експлуатаційні показники станції відповідали розрахунковим. Вона працювала з навантаженням від 25 до 80% від номінальної. ККД досягав 30...37% _ це близько до сучасним великих ТЕС. Час її пуску з холодного стану _ від 4 год до 10 хв., а тривалість зміни потужності від нульової до повної становить усього 15 с.

Зараз у різних районах США випробовуються невеликі теплофікаційні установки потужністю по 40 кВт із коефіцієнтом використання палива близько 80%. Вони можуть нагрівати воду до 130°С и розміщаються в пральнях, спортивних комплексах, на пунктах зв'язку й т. д. Біля сотні установок уже проробили в цілому сотні тисяч годин. Екологічна чистота електростанцій на ПЕ дозволяє розміщати їх безпосередньо в містах.

Перша паливна електростанція в Нью-Йорку, потужністю 4,5 МВт, зайняла територію в 1,3 га. Тепер для нових станцій з потужністю у два з половиною рази більшої потрібна площадка розміром 30x60 м. Будуються

Кафедра енергетики та електротехніки Джерела енергії на Землі

К. т.н., доц. Є. О. Баганов

кілька демонстраційних електростанцій потужністю по 11 Мвт. Вражають строки будівництва (7 місяців) і площа (30х60 м), що займається електростанцією. Розрахунковий термін служби нових електростанцій - 30 років.

Додати коментар

Реквізити Майстерні своєї справи

Адреса і телефони:

Україна, Кіровоградська обл., м. Олександрія, вул. Куколівське шосе 5/1А,
тел./факс +38 (05235) 7 41 13,
+380 (68) 408 39 56 — будівельне обладнання, шлакоблочні вібропреси
+380 (50) 984 5 684 — будівельне обладнання, шлакоблочні вібропреси
+380 (67) 561 22 71 — решта обладнання
ICQ: 491675177
e-mail: msd@inbox.ru

WordPress Video Lightbox