Hình 2-37: Cấu Tạo Và Nguyên Lý Làm Việc Của Pin Nhiên Liệu - 123doc

1. Trang chủ >
2. Luận Văn - Báo Cáo >
3. Công nghệ - Môi trường >

Hình 2-37: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của pin nhiên liệu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.34 MB, 66 trang )

 a. Cấu tạo Một hệ thống pin nhiên liệu gồm có hai điện cực là anot (nơi xảy ra quá trìnhoxy hóa) và catot (nơi xảy ra quá trình khử). Thông thường hai điện cực được làm từnhững chất có khả năng dẫn điện cao như những kim loại hoặc cacbon. Ở giữa haiđiện cực là chất điện giải (Electrolyte), nó có tác dụng giúp vận chuyển nhanh các iontừ điện cực này sang điện cực kia. Chất điện giải có nhiều loại như axit, kiềm và cảmuối nóng chảy tương ứng với chúng là các dạng rắn, lỏng hay cấu trúc màng. Loạimàng được dùng là Nafion với mục đích để cho các ion thích hợp đi qua. Tùy vào mụcđích và thời đại, ngƣời ta sẽ chọn ra loại tối ưu nhất. Ngoài ra còn một lớp xúc tácgiúp tăng tốc độ phản ứng. Chất xúc tác có thể được đặt ở giữa dung dịch điện phân vàcác điện cực. Trường hợp khác, người ta có thể dùng nó trực tiếp như một điện cựchoặc phủ trên bề mặt của điện cực tùy thuộc vào từng loại pin nhiên liệu khác nhau.Chất xúc tác không chỉ có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng mà còn làm giảm đinăng lượng hoạt hóa của quá trình hóa học. Thông thường, người ta dùng platin hoặccác hợp kim của platin với kim loại như Ni, Ru, Co…, làm chất xúc tác. b. Nguyên lý hoạt độngVề phương diện hóa học tế bào nhiên liệu là phản ứng ngược lại của sựđiện phân. Trong quá trình điện phân nước bị tách ra thành khí hiđrô và khí oxy nhờvào năng lượng điện. Tế bào năng lượng lấy chính hai chất này biến đổi chúng thànhnước. Qua đó, trên lý thuyết, chính phần năng lượng điện đã đưa vào sẽ được giảiphóng nhưng thật ra vì những thất thoát qua các quá trình hóa học và vật lý năng lượngthu được ít hơn. Các loại tế bào nhiên liệu đều cùng chung một nguyên tắc được mô tảdựa vào tế bào nhiên liệu PEM (Proton Exchange Membrane - tế bào nhiên liệu màngtrao đổi bằng proton) như sau:Ở bề mặt cực dương khí hiđrô bị ôxy hóa bằng hóa điện:2H2 → 4H+ + 4e-Các điện tử được giải phóng đi từ cực dương qua mạch điện bên ngoài vềcực âm. Các proton H+ di chuyển trong chất điện phân xuyên qua màng có khả năngchỉ cho proton đi qua về cực âm kết hợp với khí ôxy có sẵn trong không khí (nồng độ21%) và các điện tử tạo thành nước:O2 + 4H+ + 4e- → 2H2OTổng cộng:2H2 + O2 → 2H2O 2.6.3 Ưu điểm và nhược điểm của pin nhiên liệu a. Ưu điểm- Trong các ưu điểm của tế bào nhiên liệu so với các hệ thống chuyển đổicạnh tranh khác phải kể đến độ hiệu quả cao không phụ thuộc vào độ lớn của hệ thống.Chúng cung cấp năng suất năng lượng điện tăng từ 40% đến 70% điện, ngoài ra có thểhơn 85% khi tận dụng cả điện và nhiệt.- Ngoài ra việc vận hành tế bào nhiên liệu không phát sinh tiếng ồn vàsản phẩm của phản ứng chỉ là nước và dioxit cácbon (nếu sử dụng các nhiên liệu hóathạch). Tế bào nhiên liệu giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ, giảm lượng dioxit cácbon,một trong các khí gây ra hiệu ứng nhà kính, các oxit của lưu huỳnh và nitơ là các khígây ô nhiễm môi trường đang là vấn đề lớn cho xã hội.- Các tế bào nhiên liệu không cần động cơ quay hay các bộ phận cơ họcchuyển động, do đó tăng tuổi thọ và độ tin cậy.- Nhiệt độ vận hành khác nhau của tế bào nhiên liệu cho phép dùng cùngvới turbine hay những áp dụng hơi nước nóng. b. Nhược điểm- Pin nhiên liệu có thể tích cồng kềnh, khó đưa vào ứng dụng trong cácthiết bị nhỏ.- Khó khăn trong quá trình bảo quản và vận chuyển khí hidro.- Giá thành sản xuất pin nhiên liệu quá cao để sản xuất đại trà do pin cócác bộ phận sử dụng công nghệ chế tạo và vật liệu đắt tiền như chất xúc tác (bạchkim), màng trao đổi, điện cực. 2.6.4 Ứng dụng- Nhiều hãng sản xuất xe (DaimlerChrysler, Ford, Honda, Opel) đãnghiên cứu về xe có nhiên liệu là hiđrô, sử dụng tế bào nhiên liệu để chuyển hóa nănglượng và dùng động cơ điện để vận hành.- Kỹ thuật này đã được phát triển cho xe buýt, xe du lịch, xe tải nhẹ.Ở Hamburg (Đức) và Stuttgart (Đức) người ta đang thử nghiệm chạy xe buýt sử dụngnhiên liệu hydro trên các tuyến đường xe buýt bình thường.- Từ năm 2003 hai hãng đóng tàu của Đức đã cung cấp loại tàu ngầm vậnhành bằng điện được cung cấp từ máy phát điện Diesel hoặc từ một hệ thống tế bàonhiên liệu hiđrô. Hình 2-38: Xe hơi của hãng Toyota sử dụng nhiên liệu hidro để vận hànhNguồn: http://bizlive.vn/cong-nghe/toyota-chia-se-hon-5000-bang-sang-che-xe-chay-pin-nhien-lieu-hydro-725790.html Hiện nay giá thành sản xuất pin nhiên liệu là khá cao do cần đến xúc tác là kim loạiPlatin (Pt). Để làm hạ giá thành sản xuất pin nhiên liệu, mới đây nhóm nghiên cứu củaTS. Trần Đình Phong cùng với các nhà nghiên cứu tại Pháp, Singapore và Nhật Bản đãthành công trong việc xác định đầy đủ cấu trúc và cơ chế hoạt động của vật liệumolybden sulfide vô định hình. Vật liệu này được nghiên cứu để thay thế Platin trongphản ứng tách H2 và O2 từ nước. Hình 2-39: Cơ chế của xúc tác molybden sulfide vô định hình trong phảnứng tách hidro từ nước Nguồn:http://vietnamnet.vn/vn/giao-duc/296553/tien-si-nguoi-viet-cong-bonghien-cuu-tren-tap-chi-so-mot-the-gioi.htmlMolybden sulfide là một polymer vô cơ hình thành từ các monomer[Mo3S13]2- thông qua chia sẻ các cầu disulfide (S-S)2-. Trong nước, các cầu disulfide(S-S)2- tự do không chia sẻ bị loại bỏ tạo thành các trung tâm phản ứng của xúc tác.Các ion H+ liên kết với trung tâm phản ứng. Hai ion H + liên kết lại với nhau tạo thànhkhí hidro và tách khỏi trung tâm phản ứng. 2.7 Năng lượng thủy điện [3], [4], [11] Hình 2-40: Đập thủy điện Sayano - Shushenskaya, NgaNguồn:http://kienthuc.net.vn/the-gioi/7-cong-trinh-thuy-dien-ky-vi-nhat-thegioi-268274.html#p-7

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Năng lượng tái tạo Renewable energy
  • 66
  • 1,911
  • 12
• giai05
  • 8
  • 0
  • 0
• giai06
  • 4
  • 0
  • 0
• Phương Pháp Giải Nhanh Bài Toán Trắc Nghiệm Hóa Hữu Cơ - Pgs. Ts. Nguyễn Xuân Trường
  • 332
  • 0
  • 0
• [Update 30 09 2011]mot so bai tap hoa moi va hay mua thi thu 2011 (lemongrass 31 08)
  • 11
  • 466
  • 0
• Một số bài tập hay trong mùa thi thử 2011 12939
  • 9
  • 498
  • 2
• tong hop vat ly on thi dai hoc hay va kho gstt vn
  • 9
  • 653
  • 3
• Tổng Hợp Hữu Cơ - Nguyễn Minh Thảo
  • 160
  • 6
  • 108
• Tuyen tap bai toan hoa hay (boxmath vn)
  • 12
  • 444
  • 2
• PHƯƠNG PHÁP MỚI GIẢI NHANH BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM - HÓA HỮU CƠ - đỗ xuân hưng (P1)
  • 165
  • 1
  • 4
• Tài liệu hinh 7 in ngay
  • 33
  • 364
  • 0

Tải bản đầy đủ (.docx) (66 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(4.61 MB) - Năng lượng tái tạo Renewable energy-66 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×