Ogniwa paliwowe.pdf

(803 KB) Pobierz
Ogniwa paliwowe
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
309167660.470.png
3
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. 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
4
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
5
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.
309167660.481.png 309167660.492.png 309167660.503.png 309167660.001.png 309167660.012.png 309167660.023.png 309167660.034.png 309167660.045.png 309167660.056.png 309167660.067.png 309167660.078.png 309167660.089.png 309167660.100.png 309167660.111.png 309167660.122.png 309167660.133.png 309167660.144.png 309167660.155.png 309167660.166.png 309167660.177.png 309167660.188.png 309167660.199.png 309167660.210.png 309167660.221.png 309167660.232.png 309167660.243.png 309167660.254.png 309167660.265.png 309167660.276.png 309167660.287.png 309167660.298.png 309167660.309.png 309167660.320.png 309167660.331.png 309167660.342.png 309167660.353.png 309167660.364.png 309167660.375.png 309167660.386.png 309167660.397.png 309167660.408.png 309167660.419.png 309167660.430.png 309167660.441.png 309167660.452.png 309167660.462.png 309167660.463.png 309167660.464.png 309167660.465.png 309167660.466.png 309167660.467.png 309167660.468.png 309167660.469.png 309167660.471.png 309167660.472.png 309167660.473.png 309167660.474.png 309167660.475.png 309167660.476.png 309167660.477.png 309167660.478.png 309167660.479.png 309167660.480.png 309167660.482.png 309167660.483.png 309167660.484.png 309167660.485.png 309167660.486.png 309167660.487.png 309167660.488.png 309167660.489.png 309167660.490.png 309167660.491.png 309167660.493.png 309167660.494.png 309167660.495.png 309167660.496.png 309167660.497.png 309167660.498.png 309167660.499.png 309167660.500.png 309167660.501.png 309167660.502.png 309167660.504.png 309167660.505.png 309167660.506.png 309167660.507.png 309167660.508.png 309167660.509.png 309167660.510.png 309167660.511.png 309167660.512.png 309167660.513.png 309167660.002.png 309167660.003.png 309167660.004.png 309167660.005.png 309167660.006.png 309167660.007.png 309167660.008.png 309167660.009.png 309167660.010.png 309167660.011.png 309167660.013.png 309167660.014.png 309167660.015.png 309167660.016.png 309167660.017.png 309167660.018.png 309167660.019.png 309167660.020.png 309167660.021.png 309167660.022.png 309167660.024.png 309167660.025.png 309167660.026.png 309167660.027.png 309167660.028.png 309167660.029.png 309167660.030.png 309167660.031.png 309167660.032.png 309167660.033.png 309167660.035.png 309167660.036.png 309167660.037.png 309167660.038.png 309167660.039.png 309167660.040.png 309167660.041.png 309167660.042.png 309167660.043.png 309167660.044.png 309167660.046.png 309167660.047.png 309167660.048.png 309167660.049.png 309167660.050.png 309167660.051.png 309167660.052.png 309167660.053.png 309167660.054.png 309167660.055.png 309167660.057.png 309167660.058.png 309167660.059.png 309167660.060.png 309167660.061.png 309167660.062.png 309167660.063.png 309167660.064.png 309167660.065.png 309167660.066.png 309167660.068.png 309167660.069.png 309167660.070.png 309167660.071.png 309167660.072.png 309167660.073.png 309167660.074.png 309167660.075.png 309167660.076.png 309167660.077.png 309167660.079.png 309167660.080.png 309167660.081.png 309167660.082.png 309167660.083.png 309167660.084.png 309167660.085.png 309167660.086.png 309167660.087.png 309167660.088.png 309167660.090.png 309167660.091.png 309167660.092.png 309167660.093.png 309167660.094.png 309167660.095.png 309167660.096.png 309167660.097.png 309167660.098.png 309167660.099.png 309167660.101.png 309167660.102.png 309167660.103.png 309167660.104.png 309167660.105.png 309167660.106.png 309167660.107.png 309167660.108.png 309167660.109.png 309167660.110.png 309167660.112.png 309167660.113.png 309167660.114.png 309167660.115.png 309167660.116.png 309167660.117.png 309167660.118.png 309167660.119.png 309167660.120.png 309167660.121.png 309167660.123.png 309167660.124.png 309167660.125.png 309167660.126.png 309167660.127.png 309167660.128.png 309167660.129.png 309167660.130.png 309167660.131.png 309167660.132.png 309167660.134.png 309167660.135.png 309167660.136.png 309167660.137.png 309167660.138.png 309167660.139.png 309167660.140.png 309167660.141.png 309167660.142.png 309167660.143.png 309167660.145.png 309167660.146.png 309167660.147.png 309167660.148.png 309167660.149.png 309167660.150.png 309167660.151.png 309167660.152.png 309167660.153.png 309167660.154.png 309167660.156.png 309167660.157.png 309167660.158.png 309167660.159.png 309167660.160.png 309167660.161.png 309167660.162.png 309167660.163.png 309167660.164.png 309167660.165.png 309167660.167.png 309167660.168.png 309167660.169.png 309167660.170.png 309167660.171.png 309167660.172.png 309167660.173.png 309167660.174.png 309167660.175.png 309167660.176.png 309167660.178.png 309167660.179.png 309167660.180.png 309167660.181.png 309167660.182.png 309167660.183.png 309167660.184.png 309167660.185.png 309167660.186.png 309167660.187.png 309167660.189.png 309167660.190.png 309167660.191.png 309167660.192.png 309167660.193.png 309167660.194.png 309167660.195.png 309167660.196.png 309167660.197.png 309167660.198.png 309167660.200.png 309167660.201.png 309167660.202.png 309167660.203.png 309167660.204.png 309167660.205.png 309167660.206.png 309167660.207.png 309167660.208.png 309167660.209.png 309167660.211.png 309167660.212.png 309167660.213.png 309167660.214.png 309167660.215.png 309167660.216.png 309167660.217.png 309167660.218.png 309167660.219.png 309167660.220.png 309167660.222.png 309167660.223.png 309167660.224.png 309167660.225.png 309167660.226.png 309167660.227.png 309167660.228.png 309167660.229.png 309167660.230.png 309167660.231.png 309167660.233.png 309167660.234.png 309167660.235.png 309167660.236.png 309167660.237.png 309167660.238.png 309167660.239.png 309167660.240.png 309167660.241.png 309167660.242.png 309167660.244.png 309167660.245.png 309167660.246.png 309167660.247.png 309167660.248.png 309167660.249.png 309167660.250.png 309167660.251.png 309167660.252.png 309167660.253.png 309167660.255.png 309167660.256.png 309167660.257.png 309167660.258.png 309167660.259.png 309167660.260.png 309167660.261.png 309167660.262.png 309167660.263.png 309167660.264.png 309167660.266.png 309167660.267.png 309167660.268.png 309167660.269.png 309167660.270.png 309167660.271.png 309167660.272.png 309167660.273.png 309167660.274.png 309167660.275.png 309167660.277.png 309167660.278.png 309167660.279.png 309167660.280.png 309167660.281.png 309167660.282.png 309167660.283.png 309167660.284.png 309167660.285.png 309167660.286.png 309167660.288.png 309167660.289.png 309167660.290.png 309167660.291.png 309167660.292.png 309167660.293.png 309167660.294.png 309167660.295.png 309167660.296.png 309167660.297.png 309167660.299.png 309167660.300.png 309167660.301.png 309167660.302.png 309167660.303.png 309167660.304.png 309167660.305.png 309167660.306.png 309167660.307.png 309167660.308.png 309167660.310.png 309167660.311.png 309167660.312.png 309167660.313.png 309167660.314.png 309167660.315.png 309167660.316.png 309167660.317.png 309167660.318.png 309167660.319.png 309167660.321.png 309167660.322.png 309167660.323.png 309167660.324.png 309167660.325.png 309167660.326.png 309167660.327.png 309167660.328.png 309167660.329.png 309167660.330.png 309167660.332.png 309167660.333.png 309167660.334.png 309167660.335.png 309167660.336.png 309167660.337.png 309167660.338.png 309167660.339.png 309167660.340.png 309167660.341.png 309167660.343.png 309167660.344.png 309167660.345.png 309167660.346.png 309167660.347.png 309167660.348.png 309167660.349.png 309167660.350.png 309167660.351.png 309167660.352.png 309167660.354.png 309167660.355.png 309167660.356.png 309167660.357.png 309167660.358.png 309167660.359.png 309167660.360.png 309167660.361.png 309167660.362.png 309167660.363.png 309167660.365.png 309167660.366.png 309167660.367.png 309167660.368.png 309167660.369.png 309167660.370.png 309167660.371.png 309167660.372.png 309167660.373.png 309167660.374.png 309167660.376.png 309167660.377.png 309167660.378.png 309167660.379.png 309167660.380.png 309167660.381.png 309167660.382.png 309167660.383.png 309167660.384.png 309167660.385.png 309167660.387.png 309167660.388.png 309167660.389.png 309167660.390.png 309167660.391.png 309167660.392.png 309167660.393.png 309167660.394.png 309167660.395.png 309167660.396.png 309167660.398.png 309167660.399.png 309167660.400.png 309167660.401.png 309167660.402.png 309167660.403.png 309167660.404.png 309167660.405.png 309167660.406.png 309167660.407.png 309167660.409.png 309167660.410.png 309167660.411.png 309167660.412.png 309167660.413.png 309167660.414.png 309167660.415.png 309167660.416.png 309167660.417.png 309167660.418.png 309167660.420.png 309167660.421.png 309167660.422.png 309167660.423.png 309167660.424.png 309167660.425.png 309167660.426.png 309167660.427.png 309167660.428.png 309167660.429.png 309167660.431.png 309167660.432.png 309167660.433.png 309167660.434.png 309167660.435.png 309167660.436.png 309167660.437.png 309167660.438.png 309167660.439.png 309167660.440.png 309167660.442.png 309167660.443.png 309167660.444.png 309167660.445.png 309167660.446.png 309167660.447.png 309167660.448.png 309167660.449.png 309167660.450.png 309167660.451.png 309167660.453.png 309167660.454.png 309167660.455.png 309167660.456.png 309167660.457.png 309167660.458.png 309167660.459.png 309167660.460.png 309167660.461.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin