Металлогидридный топливный элемент
Тип топливного элемента

Металлогидридные топливные элементы являются подклассом щелочных топливных элементов , которые находятся в стадии исследований и разработок , [1] [2] [3] [4] [5], а также успешно масштабируются в операционных системах. [6] [7] Примечательной особенностью является их способность химически связывать и хранить водород внутри самого топливного элемента.

Металлогидридный топливный элемент мощностью 1,5 кВт

Характеристики

Металлогидридные топливные элементы продемонстрировали следующие характеристики: [8] [9] [10]

  • Возможность подзарядки электрической энергией (аналогично NiMH аккумуляторам )
  • Работает при низких температурах (до −20 °C)
  • Свойства быстрого «холодного старта»
  • Возможность работы в течение ограниченного периода времени без внешнего источника водородного топлива, что позволяет производить «горячую замену» топливных баллонов.

Производительность

Активные области электродов металлгидридных топливных элементов были увеличены с 60 см 2 до 250 см 2 , что позволило масштабировать системы до 500 Вт. [11] Масштабирование активных областей электродов также предоставило возможности для разработки более мощных батарей топливных элементов, каждая мощностью 1500 Вт. [6] Металлгидридные топливные элементы достигли плотности тока 250 мА/см 2 . [12] Для проверки долговечности батареи топливных элементов успешно проработали более 7000 часов. [12]

Операционные системы и приложения

Действующая система металлгидридных топливных элементов мощностью 1,0 кВт

На ранних этапах разработки продукта основное внимание уделялось отдельным топливным элементам и стекам топливных элементов, состоящим из нескольких ячеек. Целевые приложения включали критически важное резервное питание для военных и коммерческих приложений. [13] Следующим этапом было проектирование и создание полных систем топливных элементов, которые можно было бы выносить за пределы лаборатории. Первоначальные 50-ваттные лабораторные демонстрационные системы были интегрированы в 50-ваттные портативные системы с более надежной упаковкой и интерфейсом. [12] Дополнительные разработки как в стеке топливных элементов, так и в системной интеграции позволили запустить и продемонстрировать публично систему мощностью 1,0 кВт, укомплектованную инвертором и бортовым хранилищем водорода с использованием металлогидридных емкостей для хранения. [6] [14] Дальнейшие разработки в системах металлогидридных топливных элементов были направлены на удовлетворение полевых потребностей солдат в электроснабжении, в результате чего был создан прототип системы, отвечающий требованиям развертывания. [15] Параллельно с разработкой продукта также уделялось внимание развитию возможностей для производства и тестирования. [16] Системы металлогидридных топливных элементов были интегрированы в микросетевые системы на военных базах для тестирования и оценки. [17] Несмотря на трудности, [18] военные сохраняют активный интерес к топливным элементам для широкого спектра применений, включая беспилотные летательные аппараты , автономные подводные аппараты , легкие грузовики , автобусы и носимые технологические системы. [19] [20] [21] [22] Разработка систем металлгидридных топливных элементов продолжается для военных применений с бортовой генерацией водорода и топливными элементами мощностью до 5,0 кВт. [23] [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Chartouni, D.; Kuriyama, N.; Kiyobayashi, T.; Chen, J. (2002-09-01). «Металлогидридный топливный элемент с собственной емкостью». International Journal of Hydrogen Energy . 27 (9): 945–952. doi :10.1016/S0360-3199(01)00186-0. ISSN  0360-3199.
  2. ^ Ван, Чуньшэн; Эпплби, А. Джон; Кок, Дэвид Л. (2004). «Щелочной топливный элемент с внутренним хранением энергии». Журнал Электрохимического общества . 151 (2): A260. Bibcode : 2004JElS..151A.260W. doi : 10.1149/1.1640627 .
  3. ^ Ван, XH; Чен, Y.; Пан, HG; Сюй, RG; Ли, SQ; LX, Чен; Чен, CP; Ван, QD (20 декабря 1999 г.). «Электрохимические свойства Ml(NiCoMnCu)5, используемого в качестве анода щелочного топливного элемента». Журнал сплавов и соединений . 293–295: 833–837. doi :10.1016/S0925-8388(99)00367-9.
  4. ^ Танака, Х.; Канеки, Н.; Хара, Х.; Шимада, К.; Такеучи, Т. (апрель 1986 г.). «Пористый анод системы La—Ni в щелочном топливном элементе». Канадский журнал химической инженерии . 64 (2): 267–271. doi :10.1002/cjce.5450640216.
  5. ^ Ли, С.; Ким, Дж.; Ли, Х.; Ли, П.; Ли, Дж. (29 марта 2002 г.). «Характеристика щелочного топливного элемента, использующего сплавы для хранения водорода». Журнал электрохимического общества . 149 (5): A603. Bibcode : 2002JElS..149A.603L. doi : 10.1149/1.1467365 .
  6. ^ abc Fok, Kevin; English, Nathan; Privette, Robert; Wang, Hong; Wong, Diana; Lowe, Timothy; Madden, Paul (октябрь 2008 г.). «Powering Up Metal Hydride Fuel Cells for Military Applications». Fuel Cell Seminar & Exposition 2008. Получено 22 марта 2020 г.
  7. ^ Лотоцкий, Михаил; Толь, Иван; Пикеринг, Лидия; Сита, Корделлия; Барбир, Франо; Яртыс, Владимир (февраль 2017 г.). «Использование гидридов металлов в топливных элементах». Progress in Natural Science: Materials International . 27 (1): 3–20. doi : 10.1016/j.pnsc.2017.01.008 . hdl : 10566/2624 .
  8. ^ Овшинский, Стэнфорд; Фок, Кевин; Венкатесан, Шринивасан; Корриган, Деннис (2–4 мая 2005 г.). «Металлогидридные топливные элементы для ИБП и аварийного питания». BATTCON 2005 Международная конференция и выставка аккумуляторов .
  9. ^ Шварц, Брайан; Фрицше, Хельмут (28 февраля 2009 г.). Наука и технологии американского гения: Стэнфорд Р. Овшинский . World Scientific Pub Co Inc. ISBN 978-9812818393.
  10. ^ Энциклопедия электрохимических источников тока . Гархе, Юрген., Дайер, Крис К. Амстердам: Academic Press. 2009. ISBN 9780444527455. OCLC  656362152.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  11. ^ Фок, Кевин (4 декабря 2006 г.). «Металлогидридные топливные элементы, новый и практический подход для резервного и аварийного питания». INTELEC 06 — Двадцать восьмая международная конференция по телекоммуникациям и энергетике . стр. 1–6. doi :10.1109/INTLEC.2006.251656. ISBN 1-4244-0430-4. S2CID  43062441.
  12. ^ abc Fok, Kevin (май 2007 г.). «Последние достижения в технологии металлгидридных топливных элементов для ИБП/приложений аварийного питания». Battcon Stationary Battery Conference . Получено 22 марта 2020 г.
  13. ^ Материалы для топливных элементов . Гасик, Майкл, 1962-, Институт материалов, минералов и горного дела. Бока-Ратон: CRC Press. 2008. ISBN 978-1-84569-483-8. OCLC  424570885.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  14. ^ Годула-Йопек, Агата; Йеле, Уолтер; Веллниц, Йорг (ноябрь 2012 г.). Технологии хранения водорода: новые материалы, транспорт и инфраструктура . Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. дои : 10.1002/9783527649921. ISBN 9783527649921.
  15. ^ Лоу, ТД (2008). «Конфигурации мобильных топливных элементов для армии США». Симпозиум по топливным элементам в Огайо, 2008 г.
  16. ^ Energy Technologies, Inc. (17 декабря 2009 г.). "Energy Technologies получила третий грант Ohio Third Frontier Fuel Cell Grant for Advanced Research, Development & Commercialization". Energy Technologies, Inc. Получено 14 июня 2020 г.
  17. ^ Madden, PD (23 марта 2016 г.). «Модульная, масштабируемая микросеть, включающая традиционные и возобновляемые энергетические системы». Microgrid Global Summit 2016 .
  18. ^ «Топливные элементы не нашли применения в армии». www.nationaldefensemagazine.org . Получено 24.03.2020 .
  19. ^ "4 способа использования топливных элементов для питания армии США". Energy.gov . Получено 24.03.2020 .
  20. ^ "Chevrolet Silverado ZH2 — это тяжелый военный грузовик на топливных элементах". Automobile . 2018-11-07 . Получено 2020-03-25 .
  21. ^ Джадсон, Джен (2017-08-08). «Технология водородных топливных элементов может сделать армейские транспортные средства скрытными». Defense News . Получено 25-03-2020 .
  22. ^ "Военно-воздушные силы демонстрируют водород как альтернативный источник топлива". ВВС США . 15 февраля 2018 г. Получено 25.03.2020 .
  23. ^ "Energy Technologies Inc. - Onsite Hydrogen". www.onsitehydrogen.com . Получено 2020-06-03 .
  24. ^ "Ultimate Fuel Cells". Ultimate Fuel Cells . Energy Technologies Inc . Получено 22 марта 2020 г. .
  • Ассоциация топливных элементов и водородной энергетики
  • Министерство энергетики США: Управление технологий водорода и топливных элементов
  • Семинар и выставка по топливным элементам
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Металлогидридная_топливная_ячейка&oldid=1241006931"