- Устройство топливного элемента включает три основные части:
- В целом же можно указать следующие достоинства топливных элементов:
- Достоинства и недостатки
- На текущий момент известно несколько видов топливных элементов, которые различаются составом применяемого электролита:
- Оздыру орамы тәуелсіз қосылған тұрақты тоқты электрқжетекті қарама қарсы қосып тежеу
- Особенности
- Перспективы
- Применение
- Принцип действия
- Среди недостатков можно выделить:
- Стоимостной анализ систем электроприводов имитаторов ветротурбин
- Также в блоке преобразователя напряжения имеются:
- Топливные элементы находят применение и в гражданской сфере:
Устройство топливного элемента включает три основные части:
- Секция выработки энергии.
- Процессор.
- Преобразователь напряжения.
Основной частью топливного элемента является секция выработки энергии, которая представляет батарею, выполненную из отдельных топливных ячеек. В структуру электродов топливных ячеек включен платиновый катализатор. При помощи этих ячеек создается постоянный электрический ток.
Одно из таких устройств имеет следующие характеристики: при напряжении 155 вольт выдается 1400 ампер. Размеры батареи составляют 0,9 м в ширину и высоту, а также 2,9 м в длину. Электрохимический процесс в нем осуществляется при температуре 177 °C, что требует нагревания батареи в момент пуска, а также отвода тепла при ее эксплуатации.
В топливном процессе происходит преобразование природного газа в водород, который требуется для электрохимической реакции. Главным элементом топливного процессора является реформер. В нем природный газ (или иное водородсодержащее топливо) взаимодействует при высоком давлении и высокой температуре (порядка 900 °C) с водяным паром при действии катализатора — никеля.
Для поддержания необходимой температуры реформера имеется горелка. Пар, который требуется для реформинга, создается из конденсата. В батарее топливных ячеек создается неустойчивый постоянный ток, для его преобразования применяется преобразователь напряжения.
В целом же можно указать следующие достоинства топливных элементов:
- безопасность для окружающей среды;
- электрохимические генераторы не нужно перезаряжать;
- электрохимические генераторы могут создавать энергию постоянно, им не важны внешние условия;
- гибкость в плане масштаба и портативность.
Достоинства и недостатки
У каждого вида топливного элемента свои недостатки и достоинства. Одни требуют высокого качество топлива, другие имеют сложную конструкцию, нуждаются в высокой рабочей температуре.
На текущий момент известно несколько видов топливных элементов, которые различаются составом применяемого электролита:
- Топливные элементы на базе ортофосфорной или фосфорной кислоты (PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cells).
- Устройства с протонообменной мембраной (PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cells).
- Твердотельные оксидные топливные элементы (SOFC, Solid Oxide Fuel Cells).
- Электрохимические генераторы на базе расплавленного карбоната (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cells).
На текущий момент большее распространение получили электрохимические генераторы, использующие технологию PAFC.
Оздыру орамы тәуелсіз қосылған тұрақты тоқты электрқжетекті қарама қарсы қосып тежеу
Қарама қарсы тежеу. Егер машинаның роторын өрістің айналу бағытына кері бағытқа айналдыруға келтірсек, салыстырмалы өрістердің қиылысу бағыттары ротордың өткізгіштері қозғалтқыш режимінде тұрақты болып қалады. Энергия желіден машинаға түседі жəне момент таңбасы оң болады. Қозғалтқыш режимде ротордың айналу жылдамдығы – дан нөлге дейін азая бастап өзгереді. Егер ротор жылдамдығы азайса, ротор айналу бағытын өзгертеді, қарсықосу режиміне өтеді, яғни ротор жылдамдығы теріс. Сырғанауы оң болады жəне бірліктен үлкен. Қозғалтқыш моменті қозғалыс бағытына қарсы, ол осинхронды машина механизмді тежеуге келтіреді. Іс жүзінде қарама қарсы тежеу режимі келесі əдіспен алынады. 1 а-суретте схемасы келтірілген. Қозғалтқыш реверстейді жəне қондырылған жылдамдықта жұмыс істейді. 2-суретте Қарама қарсы тежеу режимін алудың екінші əдісі.
1сурет
2 сурет
Оздыру орамы тәуелсіз қосылған тұрақты тоқты электрқозғалтқыштың жылдамдығын магнит ағынын өзгерту арқылы реттеу
Негізінде бас?арылатын ж?не тиристорлы? т?рлендіргіштер якорь тізбегін ж?не
?оздыру орамы тізбектерін ?оректендіру ?шін т?ра?ты токты реттелетін электр
жетектерінде пайдалынады. Энергияны желіге рекуперациялайтын реверстік
т?рлендіргіштер т?ра?ты токты электр ?оз?алт?ыштар якорлы? тізбегін ?оректендіру
?шін пайдалынады. ?оздыру орамы тізбегін ?оректендіру ?шін тиристорлы?
т?рлендіргіштерді? реверстік емес ж?не желіге энергияны рекуперациясыз же?ілдетілген
с?лбалары пайдалынады. Т?ра?ты токты реттелетін тиристорлы? т?рлендіргіштер
?ыс?аша т?йы?тал?ан роторы бар асинхронды ?оз?алт?ышты? тежеу режимін
?йымдастыру ?шін де пайдалынады. Т?ра?ты токты реттелетін тиристорлы?
т?рлендіргіштерді? ?осымша ?олдану айма?ы — синхронды ?оз?алт?ыш возбуждения
тізбегіні? ?оректендіруі ж?не аккумулятор батарейларыны? зарядтау процессін бас?ару.
Оздыру орамы тәуелсіз қосылған тұрақты тоқты электрқозғалтқыштың жылдамдығын реттеу әдістері
Оздыру орамы тізбектей қосылған тұрақты тоқты электржетектердің қолданылу облыстары
Оздыру орамы тізбектей қосылған тұрақты тоқты электржетектің жылдамдығын якорь тізбегіндегі кедергілерді өзгерту арқылы реттеу
Озғалтқыштың ротор тізбегіне кедергілерді қосу. Бұл жағдайда ротор үлкен кедергіні қосқан сайын, берілген моментте қозғалтқыш кіші жылдамдығын өрістетеді. Бұл əдіс кемшіліктер жəне артықшылықтарына ие, бұл əдісте тұрақты тоқ қозғалтқыштың айналу жылдамдығын реттеуі зəкір тізбегіне кедергілерді қосумен іске қосады.
Оздыру орамы тізбектей қосылған тұрақты тоқты электржетектің электрлік схемасы
Оздыру орамы тізбектей қосылған тұрақты тоқты электрқозғалтқыштың жылдамдығын магнит ағынын өзгерту арқылы реттеуге бола ма?
Болады. Магнит өрісі полюстерін және қорек көзі кернеуін реттеуге болады. Қоздыру орамы тізбектей жалғанған тұрақты ток электрқозғалтқыштарының атына сай қоздыру орамы айналатын якорьмен тізбектей жалғанады, яғни, жүктемені өзгерткенде онымен бірге магнит өрісіде өзгереді. Мұнда якорьға баратын ток қоздыру орамындағы токқа тең I=Iв=Iя
§
Бас?арылатын т?зеткіштер
Бас?арылатын т?зеткіштерді? негізгі функциясы айнымалы кернеуді реттелетін
т?ра?ты кернеуге т?рлендіру болып табылады.
Т?рлендіргішті? к?ш беретін б?лігіні? параметрлеріне байланысты ?нерк?сіпте
шы?арылатын бас?арылатын т?зеткіштер бірфазалы? ж?не ?шфазалы? болып б?лінеді.
Т?рлендіргішті? е? ?олайлы с?лбасын та?дау ?амтылатын желіні? фазалар саны, жетек
?уаты, ж?ктемедегі кернеу пульсациясыны? болуы м?мкін амплитудасы, ж?ктемедегі
кернеу кере?арлы?ын ?згерту ?ажеттілігі ж?не энергияны желіге рекуперациялау
?ажеттілігіне байланысты.
Бас?арылатын т?зеткіштерді? к?ш беретін б?лігіні? схематехникалы? шешімі
бойынша екі топты б?ліп шы?ару?а болады – жартылай бас?арылатын ж?не толы?ымен
бас?арылатын.
Жартылай бас?арылатын т?рлендіргіштер тек энергияны ?уат к?зінен ж?ктемеге
(?оз?алт?ыш режимі) бас?арылатын беріліс режимінде ж?мыс істейді. Толы?ымен
бас?арылатын т?рлендіргіштер коз?алт?ыш режимінде де , рекуперативті режимде де
(энергияны ж?ктемеден ?уат к?зіне бас?арылатын беріліс) ж?мысты ?амтамасыз етеді,
дегенмен реверсті ?йымдастыру ?шін (ж?ктемедегі кернеу кере?арлы?ын ?згерту)
бас?арылатын т?зеткіштерді? екі жина?ы керек.
Толы?ымен бас?арылатын, екі жина?ты т?рлендіргіштер, т?ра?ты токты реттелетін
электр жетек ??рамында, барлы? т?рт квадрантта ?оз?алт?ыш жылдамды?ын реттеуге
м?мкіндік береді. Жартылай бас?арылатын к?пірлері бар екі жина?ты с?лба электр жетек
ж?мысын екі квадрантта ?амтамасыз етеді. Екі жина?ты т?рлендіргіштер ?оз?алт?ыш
якорлы? тізбегінде лезде ток реверсін ж?не с?йкесінше ?здіксіз реттеуді ?амтамасыз етеді.
Т?ра?ты токты тиристорлы? т?рлендіргіш (ТТТТ) ж?ктемеде(Rн) кернеуді реттейтін бір
бас?арылатын жолы бар.
1.1 суретінде т?ра?ты кернеуге реттелетін айнымалы кернеу т?рлендіргішіні?
функционалды? с?лбасы ж?не т?зеткіш ж?мысын ай?ындайтын кернеуді? кірістік пен
шы?ысты? диаграммалары к?рсетілген, м?нда Uупр – бас?ару кернеуі; Uвх – т?рлендіргіш
кернеуін ?оректендіру; Uвых – т?рлендіргіш шы?ысында?ы реттелетін т?ра?ты кернеу; Rн –
т?рлендіргіш ж?ктемесінін кедергісі.
Негізінде бас?арылатын ж?не тиристорлы? т?рлендіргіштер якорь тізбегін ж?не
?оздыру орамы тізбектерін ?оректендіру ?шін т?ра?ты токты реттелетін электр
жетектерінде пайдалынады. Энергияны желіге рекуперациялайтын реверстік
т?рлендіргіштер т?ра?ты токты электр ?оз?алт?ыштар якорлы? тізбегін ?оректендіру
?шін пайдалынады. ?оздыру орамы тізбегін ?оректендіру ?шін тиристорлы?
т?рлендіргіштерді? реверстік емес ж?не желіге энергияны рекуперациясыз же?ілдетілген
с?лбалары пайдалынады. Т?ра?ты токты реттелетін тиристорлы? т?рлендіргіштер
?ыс?аша т?йы?тал?ан роторы бар асинхронды ?оз?алт?ышты? тежеу режимін
?йымдастыру ?шін де пайдалынады. Т?ра?ты токты реттелетін тиристорлы?
т?рлендіргіштерді? ?осымша ?олдану айма?ы — синхронды ?оз?алт?ыш возбуждения
тізбегіні? ?оректендіруі ж?не аккумулятор батарейларыны? зарядтау процессін бас?ару.
Кернеуді импульсті т?рлендіргіштер
Импульсті т?рлендіргіштер ендік-импульстік модуляцияны ?олдану ар?ылы
т?ра?ты кернеуді реттелетін импульсті кернеуге т?рлендіру ?шін арнал?ан. Импульсті т?рлендіргішті? ж?мысы т?ра?ты жиілікте шы?ысты? кернеуді?
?уыстылы?ын ?згертуіне негізделген, б?л жа?дайда ж?ктемедегі амплитудалы? кернеу
т?ра?ты болып ?алады, ал ?уыстылы?ты ?згерту ?серінен ж?ктемедегі кернеуді? орташа
м?ні ?згереді.
Импульсті т?рлендіргіштер негізінен т?ра?ты токты реттелетін электр жетек??рамында пайдалынады.
Айнымылы кернеу коммутаторлары (АКК)
АКК функционалды міндеті т?ра?ты жиілікті ж?не амплитудалы айнымалы
кернеуді амплитуда бойынша реттелетін ?згермейтін жиілікті айнымалы кернеуге
т?рлендіру болып табылады.АКК ?олданылатын айма?:
– вентиляторлы? ж?ктемеге ж?мыс істейтін ?ыс?аша т?йы?тал?ан роторлы асинхронды
электр жетектеріні? (ЭЖ) іске ?осылатын ж?не тежеу режимдерін ?йымдастыру.
Вентиляторлы? ж?ктеме кіші іске ?осылатын токка сипатты.
– ?ыздыр?ыш элементтеріні? температуралы? режимдерін бас?ару;
– жары? беретін ?ондыр?ыларда жары?ты? д?режесін бас?ару (галогенді ?ыздыр?ыш,
?ыздырмалы шамдар).
Жиілікті тікелей т?рлендіргіштер (ЖТТ)
ЖТТ функционалды міндеті т?ра?ты жиілікті ж?не амплитудалы айнымалы
кернеуді ?згермелі жиілікті ж?не амплитудалы айнымалы кернеуге т?рлендіру болып
табылады.ЖТТ ?олданып синусоидалы? кескінге жа?ын кернеу ж?не жиілік бойынша
реттелетін айнымалы кернеуді алу?а болады. ЖТТ ж?ктемеде тек ?оректендіретін желі
жиілігінен т?мен кернеу жиілігін реттеуге м?мкіндік береді. ЖТТ екі т?уелсіз бас?ару
каналы бар: бірінші канал – ж?ктемеде кернеуді реттейді, екінші бас?ару каналы –
ж?ктемеде кернеу жиілігін реттейді. ЖТТ ?олданылатын айма?: ?ыс?аша т?йы?тал?ан
роторлы асинхронды ?оз?алт?ыш ж?мысыны? режимдерін бас?ару.
§
Тұрақты ток қозғалтқыштарының сипаттамалары. Электр қозғалтқыштарының, оның ішінде тұрақты ток қозғалтқыштарының да қасиеттері олардың іске қосылу, жұмыстық, механикалық және реттеу сипаттамаларымен анықталады. Қозғалтқышты жүргізіп жіберу кезінде оның тыныштық күйден бірқалыпты жылдамдықпен жұмыс жасау режиміне көшкенге дейінгіаралығы іске қосылу сипаттамасы болып табылады, ол токтардың Ki = 
немесе иінкүштердің λ = 
еселік коэффицентімен көрсетіледі, мұндағы 
– іске қосу тоғы, 
– номинал ток. Қозғалтқышты ток көзіне қосқан кезде оның якоры қозғалыссыз күйде болады, сондықтан Еа = Сеи*Ф*n = 0, егер якорь тізбегінің индуктивтілігін L=0, онда іске қосу кезіндегі ток Iп = 
.ендеше якорь тізбегінің Rа кедергісінің шамасы аз болғандықган, іске қосу тогы номиналь токтың шамасьгаан 3-15 есе жоғарьшап кетуі мүмкін. Іске қосу тогының шамадан тыс жоғары болуы қозғалтқыш үшін қауіпті, сондықган 
= (3 _ 5) Inom болатын, тек қуаты аз қозғалтқыштарды ғана іске қосу ток көзіне тікелей қосу арқьшы жүргізіледі. Аз қуатты қозғалтқыштардың якорь тізбегінің кедергісі айтарлықтай жоғары және олардың роторының инерциялық иінкүші аз. Қуаты орташа және үлкен қозгалтқыштарды іске қосу олардың якорь тізбегіне қосымша іске қосу кедергісін енгізу арқылы немесе қозғалтқышқа берілетін кернеуді төмендетіп беру арқылы жүргізіледі. Іске қосу кедергісін енгізу арқылы қосу кезінде оның шамасын іске қосу тогы номинал шамадан 2-3 есе ғана жоғары болатындай етіп таңдайды, яғни:
Ip= 
<(2-3)Inom
Реостатты іске қосылатын параллель қоздырылған қозғалтқыштың принциптік сызбанүсқасы 1.22-суретте көрсетілген. Іске қосу кедергісі Rп
ток көзіне қосылған және якорь және қоздыру тізбектерін ток көзіне
жалғайды. Үлкен іске қосу иінкүшін алу үшін қоздыру тізбегіндегі Rв
кедергісі уақытша ажыратылып тасталынады. Төмендетілген кернеу арқылы іске қосу арнаулы сызбанұсқалар, яғни қозғалтқыш шығыс кернеуі реттелмелі ток көзінен қоректенетін сызбанұсқамен жиналған кезде ғана мүмкін.
Қозғалтқышты реверстеу, яғни якорьдың айналу бағытын қарама-
қарсыға өзгерту үшін якорь немесе қоздыру орамдарының үштарын
ауыстырып қосу жеткілікті. Қоздыру тогы мен якорь орамдарына берілген кернеудің номинал шамалары кезіндегі U=Unom =const, Rp=const және Rд = 0 болғандағы айналу жылдамдығының, пайдалы иінкүпггің, пайдалы әсер коэффициентінің және якорь орамдарындағы токтың, яғни n,M2, ȵ, Iпараметр-
лерінің Р2— пайдалы қуатқа тәуелділіктері қозғалтқыштың жүмыстық
сипаттамаларыдеп аталады.
Қозғалтқыштың негізгі сипатгамасы U=Unom=const, Rp=const, Rд=const
болғанда, n =f(М)тәуелділігі механикалық сипаттама болып
табылады. Якорьдың айналу жылдамдығының қозғалтқыш якорына берілетін
кернеуге, якорь тізбегінің кедергісіне және негізгі магнит ағынына
байланыстылығы реттеу сипаттамалары болып табылады, яғни қозғалт-
қыш якорының айналу жылдамдығын қандай әдістермен реттеуге
болатынын көрсетеді.
§
Асинхронды қозғалтқыш деп айнымалы ток электрлік энергияны механикалық энергияға түрлендіретін, роторының айналу жылдамдығы жүктемеге тәуелді болатын машинаны айтады. Асинхронды қозғалтқыштар үш фазалы, екі фазалы, бір фазалы болады және екі негізгі бөліктен тұрады: статор және ротор.
Статор қозғалтқыштың қозғалмайтын бөлігі (5.27, а-сурет). Оның ішкі жағынан паздар жасалған, оларға фазалық орамалар орнатылады.
Үш фазалы асинхронды қозғалтқышта үш орама болады. Олар бірдей жасалған және 120°-пен орналасқан. Орамалар арқылы
, (5.57)
жиілігімен айналатын магниттік өрісті тудыратын үш фазалы ток өтеді, мұндағы n— айналу жиілігі, мин -1; f- айнымалы ток жиілігі, Гц; р- полюстер жұбының саны.
Ротор – қозғалтқыштың айнымалы бөлігі. Ол қысқаша тұйықталған және фазалық бола алады. Қысқаша тұйықталған роторлы қозғалтқыштарда орама шеттерінен тұйықталған мыс немесе құйылған алюминий стерженьдер түрінде жасалған (5.27, б, в-сурет).
а – статор; б – ротордың қысқаша тұйықталған орамы (тиіннің торы);
в – жиналған түрдегі ротор; 1- клеммалық қалқан; 2- станина;
3 – орама; 4 – өзекше; 5 – табан.
Егер қозғалтқыштың статорлық орамаларын үш фазалы айнымалы ток желісіне қосса, онда статордың ішінде айналатын магниттік өрісі пайда болады. Бұл өріс бір уақытта статор мен ротордың орамаларын қиып өтеді. Статорлық орамаларда орамның ток күшін анықтайтын теріс ЭҚК-тері индукцияланады.
Роторлық орамаларда ЭҚК индукцияланады, оның әсерінен орамалардан токтар өтеді. Ол токтар статордың айналатын магниттік өрісімен әсерлесіп айналу моментін тудырады, осының нәтижесінде ротор статордың өрісінің айналу жағына қарай айнала бастайды.
Демек, ротор айналғанда оның айналу жиілігі статор өрісінің айналу жиілігінен аз болу керек. Осыдан қозғалтқыш асинхронды деген (бір уақыттылы емес) деген атқа ие болды. Статордың өрісінің айналу жиілігі n мен ротордың айналу жиілігінің n1 айырмашылығы s сырғанау деп аталатын шамамен сипатталады:
. (5.58)
Асинхронды қозғалтқыш үшін сырғанау бірден нольге жақын шамаға дейін өзгереді.
Қозғалтқышты іске қосқанда, ротор қозғалмай тұрғанда (s=1), ротор орамасының айналатын магниттік өріспен қиылысу жиілігі ең үлкен болады. Ротордың орамаларында үлкен ток күшін әкелетін ең үлкен ЭҚК-тері индукцияланады. Ротор орамаларының токтары өзінің айналатын магниттік өрісін тудырады, ол өріс статор айналатын магниттік өрісіне қарсы бағытталады және оны азайтады. Нәтижесінде теріс ЭҚК-і азаяды, ал статор орамаларындағы ток артады. Іске қосу тогы номиналдыдан 4-7 есе артық болады.
Қысқаша тұйықталған роторлы қозғалтқыштардың роторының айналу жиілігі полюстар жұбын ауыстырып қосу арқылы немесе кернеудің шамасын өзгерту арқылы реттейді.
Фазалық роторлы қозғалтқыштың айналу жиілігі ротордың орамасына қосылған реостатпен реттеледі. Реостаттың кедергісін өзгерте бере, ротордағы ток күшін өзгертеді, бұл кезде ротордың өрісі өзгереді, сәйкесінше ротордың және статордың өрістерінің әсерлесу күші өзгереді. Демек, сырғанаудың шамасы өзгереді.
Особенности
- Часть энергии химической реакции в каждом топливном элементе выделяется в виде тепла. Требуется охлаждение. Во внешней цепи поток электронов создает постоянный ток, используемый для совершения работы. Прекращение движения ионов водорода или размыкание внешней цепи приводит к остановке химической реакции.
- Количество электроэнергии, которую создают топливные элементы, определяется давлением газа, температурой, геометрическими размерами, видом топливного элемента. Для повышения количества электроэнергии, создаваемой реакцией, можно сделать размеры топливных элементов больше, но на практике применяют несколько элементов, которые объединяются в батареи.
- Химический процесс в некоторых видах топливных элементов может быть обратным. То есть при подаче разности потенциалов на электроды воду можно разложить на кислород и водород, которые будут собираться на пористых электродах. С включением нагрузки подобный топливный элемент будет вырабатывать электрическую энергию.
Перспективы
На текущий момент электрохимические генераторы для использования в качестве главного источника энергии нуждаются в больших первоначальных затратах. При внедрении более стабильных мембран с высокой проводимостью, эффективных и дешевых катализаторов, альтернативных источников водорода, топливные элементы приобретут высокую экономическую привлекательность и будут внедряться повсеместно.
- Автомобили будут работать на топливных элементах, ДВС в них вообще не будет. В качестве источника энергии будет применяться вода или твердотельный водород. Заправка будет простой и безопасной, а езда экологичной – будет вырабатываться только водяной пар.
- Все здания будут иметь собственные портативные энергогенераторы, выполненные на топливных элементах.
- Электрохимические генераторы заменят все аккумуляторы и будут стоять в любой электронике и бытовых приборах.
Применение
Сегодня топливные элементы используются в «Space Shuttle», космических кораблях многоразового использования. В них применяются установки мощностью 12 Вт. Они вырабатывают всю электроэнергию на космическом корабле. Вода, которая образуется при электрохимической реакции, применяется для питья, в том числе для охлаждения оборудования.
Электрохимические генераторы также применялись для энергоснабжения советского «Бурана», корабля многоразового использования.
Принцип действия
Простейший элемент с протонообменной мембраной состоит из полимерной мембраны, которая находится между анодом и катодом, а также катодными и анодными катализаторами. Полимерная мембрана применяется в качестве электролита.
- Протонообменная мембрана выглядит как тонкое твердое органическое соединение небольшой толщины. Данная мембрана работает как электролит, она в присутствии воды разделяет вещество на отрицательно, а также положительно заряженные ионы.
- На аноде начинается окисление, а на катоде происходит восстановительный. Катод и анод в PEM-элементе выполнены из пористого материала, он представляет смесь частичек платины и углерода. Платина работает в роли катализатора, что способствует протеканию реакции диссоциации. Катод и анод выполнены пористыми, чтобы кислород и водород сквозь них свободно проходили.
- Анод и катод находятся между двумя металлическими пластинами, они подводят кислород и водород к катоду и аноду, а отводят электрическую энергию, тепло и воду.
- Сквозь каналы в пластине молекулы водорода поступают на анод, где осуществляется разложение молекул на атомы.
- В результате хемосорбции при воздействии катализатора атомы водорода преобразуются в положительно заряженные водородные ионы H , то есть протоны.
- Протоны диффундируют к катоду через мембрану, а поток электронов идет к катоду через специальную внешнюю электрическую цепь. К ней подключена нагрузка, то есть потребитель электрической энергии.
- Кислород, который подается на катод, при воздействии вступает в химическую реакцию с электронами из наружной электрической цепи и ионами водорода из протонообменной мембраны. В результате данной химической реакции появляется вода.
Химическая реакция, происходящая в топливных элементах иных типов (к примеру, с кислотным электролитом в виде ортофосфорной кислоты H3PO4) полностью идентична реакции устройства с протонообменной мембраной.
Среди недостатков можно выделить:
- технические трудности с хранением и транспортом топлива;
- несовершенные элементы устройства: катализаторы, мембраны и так далее.
Стоимостной анализ систем электроприводов имитаторов ветротурбин
В этой статье проведен стоимостной анализ систем электроприводов имитаторов ветротурбин. Рассматривалась перспективная возможность разработки имитаторов ветротурбин.
Также в блоке преобразователя напряжения имеются:
- Управляющие устройства.
- Схемы защитной блокировки, которые отключают топливный элемент при различных сбоях.
Топливные элементы находят применение и в гражданской сфере:
- Стационарные установки мощностью 5–250 кВт и выше. Они находят применение в качестве автономных источников для тепло- и электроснабжения промышленных, общественных и жилых зданий, аварийных и резервных источников электроснабжения, источников бесперебойного питания.
- Портативные установки мощностью 1–50 кВт. Они применяются для космических спутников и кораблей. Создаются экземпляры для тележек для гольфа, инвалидных колясок, железнодорожных и грузовых рефрижераторов, дорожных указателей.
- Мобильные установки мощностью 25–150 кВт. Они начинают применяются в военных кораблях и субмаринах, в том числе автомобилях и иных транспортных средствах. Опытные образцы уже создали такие автомобильные гиганты, как «Renault», «Neoplan», «Toyota», «Volkswagen», «Hyundai», «Nissan», ВАЗ, «General Motors», «Honda», «Ford» и другие.
- Микроустройства мощностью 1–500 Вт. Они находят применение в опытных карманных компьютерах, ноутбуках, бытовых электронных устройствах, мобильниках, современных военных приборах.
