Ogniwa wodorowe 1.pdf

Opole, dn. 20 czerwca 2006

Politechnika Opolska

Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki

Kierunek: Informatyka

Podstawy elektroenergetyki

Temat:

Ogniwa wodorowe

Autor:

Dawid Najgiebauer

Informatyka w elektroenergetyce,

rok 2005/06, sem. VI

Prowadz Ģ cy:

dr hab. in Ň . T. Boczar, prof. PO

Ocena:

................................................

Uwagi:

.................................................

O P O L E 2 0 0 6

Spisy

Spis tre Ļ ci

1. Wst ħ p ......................................................................................................................................................... 4

2. Historia ogniw paliwowych ....................................................................................................................... 5

3. Zasada działania ogniw wodorowych ........................................................................................................ 6

4. Budowa Ogniwa ........................................................................................................................................ 8

5. Rodzaje ogniw paliwowych ..................................................................................................................... 10

6. Wpływ ogniw na Ļ rodowisko................................................................................................................... 12

7. Zastosowanie ogniw paliwowych ............................................................................................................ 13

8. Ogniwa paliwowe a Polska ...................................................................................................................... 15

9. Przyszło Ļę ogniw paliwowych ................................................................................................................. 16

10. Bibliografia .............................................................................................................................................. 17

Spis ilustracji

Rysunek 2.1. Pierwszy generator zło Ň ony z ogniw paliwowych zaprezentowany przez Williama Grove'a. ...... 5

Rysunek 3.1. Schemat działania ogniwa wodorowego. ..................................................................................... 6

Rysunek 3.2. Ró Ň nica energetyczna wykorzystywana do produkcji energii w ogniwach wodorowych. ............ 7

Rysunek 4.1. Budowa ogniwa paliwowego. ...................................................................................................... 8

Rysunek 4.2. Ł Ģ czenie ogniw w pakiet. ............................................................................................................. 9

Rysunek 5.1. Rodzaje ogniw paliwowych oraz zachodz Ģ ce w nich reakcje. ................................................... 10

Rysunek 6.1. Ogniwo PEM zintegrowane z laptopem, Fraunhofer ISE. ......................................................... 13

Rysunek 6.2. Stacja dokuj Ģ ca DMFC do laptopów. ........................................................................................ 13

Rysunek 6.3. Kolejne generacje samochodów na wodór: a) Necar 1 o mocy 50kW na wodór gazowy; b)

Necar 2 o mocy 50kW na wodór gazowy; c) Necar 3 o mocy 50kW na metanol; d) Necar 4 o mocy 70kW na

wodór z butli; e) Necar 5 o mocy 75kW na metanol i akumulatory ładowane przy hamowaniu; f) Mazda

Premacy FC-EV z zespolem o mocy 75 kW na metanol. .................................................................................. 14

Rysunek 6.4. Ballard PEMFC. ........................................................................................................................ 14

Wst ħ p

1. Wst ħ p

Od samego pocz Ģ tku wynalezienia energii elektrycznej, trwały poszukiwania w dziedzinie sposobu jej

taniego wytwarzania. Jak si ħ okazało, surowców do jej produkcji nie brakuje, jednak dopiero w ostatnich

czasach zacz ħ to zwraca ę uwag ħ na jeszcze jeden istotny aspekt w produkcji energii elektrycznej – jej

„czysto Ļę ”. Dlatego to wła Ļ nie uwaga społecze ı stwa zwraca si ħ w stron ħ bada ı nad alternatywnymi Ņ ródłami

energii elektrycznej, które w jak najmniejszym stopniu b ħ d Ģ zanieczyszcza ę Ļ rodowisko.

Jeden ze sposobów na pozyskiwanie energii w sposób czysty i wydajny dostarczaj Ģ ogniwa paliwowe.

Ogniwa paliwowe (ang. Fuel Cell ) s Ģ to urz Ģ dzenia, których zadaniem jest odzyskiwanie pr Ģ du

elektrycznego z ró Ň nego typu przemian chemicznych.

Szczególnym przypadkiem tych ogniw s Ģ ogniwa wodorowe, w których wodór jest istotnym elementem

bior Ģ cym czynny udział w produkcji energii. To wła Ļ nie w nich upatruje si ħ Ņ ródła energii, które zast Ģ pi

bardzo wiele dzi Ļ stosowanych głównie w motoryzacji oraz elektronice. Cho ę badania nie s Ģ obecnie jeszcze

uko ı czone, to ju Ň wiadomo, Ň e ogniwa paliwowe odegraj Ģ w przyszło Ļ ci wa Ň n Ģ rol ħ w zaopatrywaniu i

transporcie energii.

Historia ogniw paliwowych

2. Historia ogniw paliwowych

Historia ogniw paliwowych si ħ ga ko ı ca XIX wieku, kiedy to w roku 1838 szwajcarski chemik Christian

Friedrich Schönbein odkrył, a na pocz Ģ tku nast ħ pnego roku opisał zasad ħ działania ogniw wodorowych. Na

podstawie tego walijski s ħ dzia i uczony sir William Grove stworzył w 1842 r. pierwsze działaj Ģ ce ogniwo

paliwowe. Pierwszy generator zło Ň ony z ogniw paliwowych został zaprezentował przez Grove’a w

1844/1845 roku. Składał si ħ on z 10 ogniw paliwowych poł Ģ czonych w seri ħ i był zasilany wodorem

powstaj Ģ cym w reakcji cynku z kwasem. Niestety ogniwo paliwowe zostało wkrótce przy ę mione na długie

lata przez rozwój pr Ģ dnicy elektrycznej wynalezionej w 1866 r. przez Wernera von Siemens.

Rysunek 2.1. Pierwszy generator zło Ň ony z ogniw paliwowych zaprezentowany przez Williama Grove'a.

Ze wzgl ħ du na du Ň e i łatwo dost ħ pne zasoby ropy naftowej oraz z powodu wynalezienia silnika spalinowego

ogniwa paliwowe nie znalazły praktycznego zastosowania a Ň do lat sze Ļę dziesi Ģ tych XX wieku, kiedy to

Stany Zjednoczone wykorzystały je jako Ņ ródło elektryczno Ļ ci i wody w swoim programie kosmicznym

m.in. w pojazdach kosmicznych Apollo, Gemini, Skylab.

Ale dopiero globalny kryzys energetyczny, który wyst Ģ pił w 1973 r. stał si ħ bod Ņ cem do zintensyfikowania

bada ı nad ogniwami i pozwolił im prze Ň y ę drugi renesans.

Jeszcze pod koniec lat 80-tych ogniwa paliwowe lekcewa Ň ono – z powodu ich wysokiej ceny. Koszt takich

urz Ģ dze ı był, astronomiczny i si ħ gał 100 000 dolarów za kilowat. Jednak od lat dziewi ħę dziesi Ģ tych nast Ģ pił

du Ň y przełom w dziedzinie ogniw, a jednocze Ļ nie rozwój technologii taniego pozyskiwania wodoru.

W roku 1994 koncern Daimler Chrysler zaprezentował elektryczne samochód na wodór gazowy o nazwie

Necar 1 ; zasilany on był ogniwem o mocy 50 kW. Instalacja

zajmowała prawie cał Ģ przestrze ı baga Ň ow Ģ tego pojazdu.

Rozwój ogniw paliwowych jest spowalniany obawami wobec

wodoru jako paliwa. Wierzy si ħ powszechnie, Ň e wodór jest

niezwykle wybuchowym i niebezpiecznym gazem. Przekonanie to

bierze swoje Ņ ródło z katastrofy sterowca „Hidenburg” w 1937 r.,

który zapalił si ħ i spadł w Lakehurst w USA. 35 z 97 pasa Ň erów

zgin ħ ło w wyniku, jak si ħ powszechnie s Ģ dzi, eksplozji wodoru.

Prawdziw Ģ przyczyn po Ň aru był wybuchowy skład farby, która

była mieszank Ģ aluminium, Ň elaza i tlenu. Wi ħ kszo Ļę ludzi zgin ħ ła

wyskakuj Ģ c, a nie od płomieni. W przeciwie ı stwie do wi ħ kszo Ļ ci

gazów wodór jest l Ň ejszy od powietrza i jego st ħŇ enie szybko

spada do bezpiecznego, je Ň eli nast Ģ pi przeciek. Wodór nie jest

toksyczny i jest mniej palny ni Ň benzyna.

Rysunek 2.2. Katastrofa

Hindenburg'a zahamowała rozwój

ogniw wodorowych.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: