Վառելիքի բջիջներ. տեսակները, աշխատանքի սկզբունքը և առանձնահատկությունները

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 13:56

Ջրածինը մաքուր վառելիք է, քանի որ այն արտադրում է միայն ջուր և ապահովում է մաքուր էներգիա՝ օգտագործելով վերականգնվող էներգիայի աղբյուրները: Այն կարող է պահվել վառելիքի բջիջում, որն արտադրում է էլեկտրաէներգիա՝ օգտագործելով էլեկտրաքիմիական փոխակերպման սարքը: Ջրածինը ապագայի հեղափոխական էներգիայի աղբյուրն է, սակայն դրա զարգացումը դեռ շատ սահմանափակ է։ Պատճառները՝ դժվար արտադրվող էներգիա, ծախսարդյունավետություն և կասկածելի էներգետիկ հաշվեկշիռ՝ դիզայնի էներգա ինտենսիվ բնույթի պատճառով: Սակայն էներգիայի այս տարբերակը հետաքրքիր հեռանկարներ է առաջարկում էներգիայի պահպանման առումով, հատկապես երբ խոսքը վերաբերում է վերականգնվող աղբյուրներին:

Վառելիքի բջիջների պիոներներ

Հայեցակարգը արդյունավետ կերպով ցուցադրվել է Համֆրի Դեյվիի կողմից տասնիններորդ դարի սկզբին: Դրան հաջորդեց 1838 թվականին Քրիստիան Ֆրիդրիխ Շոնբայնի պիոներական աշխատանքը։ 1960-ականների սկզբին ՆԱՍԱ-ն, համագործակցելով արդյունաբերական գործընկերների հետ, սկսեց զարգացնել գեներատորներ.այս տիպի օդաչուավոր տիեզերական թռիչքների համար: Սա հանգեցրեց PEMFC-ի առաջին բլոկին:

ԳԷՀ-ի մեկ այլ հետազոտող՝ Լեոնարդ Նիդրախը, արդիականացրել է Grubb-ի PEMFC-ը՝ օգտագործելով պլատինը որպես կատալիզատոր: Grubb-Niedrach-ը հետագայում մշակվել է NASA-ի հետ համագործակցությամբ և օգտագործվել Gemini տիեզերական ծրագրի կողմից 1960-ականների վերջին: International Fuel Cells (IFC, հետագայում՝ UTC Power) մշակել է 1,5 կՎտ հզորությամբ սարքը Apollo տիեզերական թռիչքների համար։ Նրանք տիեզերագնացներին իրենց առաքելության ընթացքում ապահովել են էլեկտրաէներգիա, ինչպես նաև խմելու ջուր: IFC-ն հետագայում մշակեց 12 կՎտ հզորությամբ ագրեգատներ, որոնք օգտագործվում էին տիեզերանավերի բոլոր թռիչքների համար օդանավում էներգիա ապահովելու համար:

Ավտոմոբիլային տարրն առաջին անգամ հայտնագործվել է Գրուլի կողմից 1960-ականներին: GM-ն «Էլեկտրովան» մակնիշի ավտոմեքենայում օգտագործել է Union Carbide. Այն օգտագործվում էր միայն որպես ծառայողական մեքենա, բայց կարող էր անցնել մինչև 120 մղոն լիքը տանկի վրա և զարգացնել մինչև 70 մղոն/ժ արագություն: Կորդեշը և Գրուլկեն ջրածնային մոտոցիկլետով փորձեր կատարեցին 1966 թվականին։ Դա բջջային հիբրիդ էր՝ NiCad մարտկոցով տանդեմում, որը հասնում էր տպավորիչ 1,18 լ/100 կմ-ի: Այս քայլն ունի առաջադեմ էլեկտրոնային հեծանիվների տեխնոլոգիա և էլեկտրոնային մոտոցիկլետների առևտրայնացում:

2007 թվականին վառելիքի աղբյուրները սկսեցին առևտրայնացվել տարբեր ոլորտներում, դրանք սկսեցին վաճառվել վերջնական օգտագործողներին գրավոր երաշխիքներով և սպասարկման հնարավորություններով, այսինքն. համապատասխանում է շուկայական տնտեսության պահանջներին և չափանիշներին. Այսպիսով, շուկայի մի շարք հատվածներ սկսեցին կենտրոնանալ պահանջարկի վրա։ Մասնավորապես՝ հազարավոր օժանդակ հզորությունPEMFC և DMFC (APU) ստորաբաժանումները առևտրայնացվել են զվարճանքի ծրագրերում. նավակներ, խաղալիքներ և մարզական փաթեթներ:

Horizon-ը 2009 թվականի հոկտեմբերին ցուցադրեց առաջին կոմերցիոն Dynario էլեկտրոնային համակարգը, որն աշխատում է մեթանոլի փամփուշտներով: Horizon վառելիքի բջիջները կարող են լիցքավորել բջջային հեռախոսներ, GPS համակարգեր, տեսախցիկներ կամ թվային երաժշտական նվագարկիչներ:

Ջրածնի արտադրության գործընթացներ

Ջրածնային վառելիքի բջիջները նյութեր են, որոնք որպես վառելիք պարունակում են ջրածին: Ջրածնային վառելիքը զրոյական արտանետումների վառելիք է, որն էներգիա է թողնում այրման կամ էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների միջոցով: Վառելիքի բջիջները և մարտկոցները արտադրում են էլեկտրաէներգիա քիմիական ռեակցիայի միջոցով, սակայն առաջինը էներգիա կարտադրի այնքան ժամանակ, քանի դեռ կա վառելիք՝ այդպիսով երբեք չկորցնելով լիցքը:

Ջրածին արտադրելու ջերմային պրոցեսները սովորաբար ներառում են գոլորշու բարեփոխում, բարձր ջերմաստիճանի գործընթաց, որտեղ գոլորշին արձագանքում է ածխաջրածնի աղբյուրի հետ՝ արտազատելով ջրածինը: Բնական վառելիքներից շատերը կարող են բարեփոխվել ջրածին արտադրելու համար:

Այսօր ջրածնի մոտավորապես 95%-ը արտադրվում է գազային ռեֆորմացիայից: Ջուրը էլեկտրոլիզի միջոցով բաժանվում է թթվածնի և ջրածնի՝ սարքում, որը գործում է որպես Հորիզոն զրոյական վառելիքի բջիջ՝ հակառակ ուղղությամբ:

Արևի վրա հիմնված գործընթացներ

Նրանք օգտագործում են լույսը որպես ջրածին արտադրելու միջոց: Գոյություն ունիարևային մարտկոցների վրա հիմնված մի քանի գործընթացներ.

1. ֆոտոկենսաբանական;
2. ֆոտոէլեկտրաքիմիական;
3. արևոտ;
4. ջերմաքիմիական.

Ֆոտոկենսաբանական գործընթացները օգտագործում են բակտերիաների և կանաչ ջրիմուռների բնական ֆոտոսինթետիկ ակտիվությունը:

Ֆոտոէլեկտրաքիմիական գործընթացները մասնագիտացված կիսահաղորդիչներ են՝ ջուրը ջրածնի և թթվածնի բաժանելու համար:

Ջրածնի ջերմաքիմիական արևային արտադրությունը օգտագործում է կենտրոնացված արևային էներգիա ջրի տարանջատման ռեակցիայի համար այլ տեսակների հետ, ինչպիսիք են մետաղական օքսիդները:

Կենսաբանական գործընթացներում օգտագործվում են մանրէներ, ինչպիսիք են բակտերիաները և միկրոջրիմուռները և կարող են ջրածին արտադրել կենսաբանական ռեակցիաների միջոցով: Մանրէաբանական կենսազանգվածի փոխակերպման ժամանակ մանրէները քայքայում են օրգանական նյութերը, օրինակ՝ կենսազանգվածը, մինչդեռ ֆոտոկենսաբանական գործընթացներում մանրէներն օգտագործում են արևի լույսը որպես աղբյուր։

Սերնդի բաղադրիչներ

Էլեմենտների սարքերը պատրաստված են մի քանի մասերից։ Յուրաքանչյուրն ունի երեք հիմնական բաղադրիչ.

• անոդ;
• կաթոդ;
• հաղորդիչ էլեկտրոլիտ.

Հորիզոն վառելիքի բջիջների դեպքում, որտեղ յուրաքանչյուր էլեկտրոդ պատրաստված է բարձր մակերեսով նյութից՝ ներծծված պլատինի համաձուլվածքի կատալիզատորով, էլեկտրոլիտային նյութը թաղանթ է և ծառայում է որպես իոնային հաղորդիչ։ Էլեկտրական արտադրությունը պայմանավորված է երկու հիմնական քիմիական ռեակցիաներով. Մաքուր օգտագործող տարրերի համարH_2.

Անոդում գտնվող ջրածինը բաժանվում է պրոտոնների և էլեկտրոնների: Առաջինները տեղափոխվում են էլեկտրոլիտային թաղանթով, իսկ երկրորդները հոսում են դրա շուրջ՝ առաջացնելով էլեկտրական հոսանք։ Լիցքավորված իոնները (H + և e -) կաթոդում միավորվում են O_{2-ի հետ՝ ազատելով ջուր և ջերմություն: Բազմաթիվ բնապահպանական խնդիրները, որոնք ազդում են աշխարհի վրա այսօր, մոբիլիզացնում են հասարակությանը կայուն զարգացման և մոլորակի պաշտպանության ուղղությամբ առաջընթացի հասնելու համար: Այստեղ, համատեքստում, հիմնական գործոնը փաստացի հիմնական էներգետիկ ռեսուրսների փոխարինումն է ուրիշներով, որոնք կարող են լիովին բավարարել մարդու կարիքները:}

Խոսքի առարկաները հենց այդպիսի սարք են, որի շնորհիվ այս կողմը գտնում է ամենահավանական լուծումը, քանի որ հնարավոր է մաքուր վառելիքից էլեկտրական էներգիա ստանալ բարձր արդյունավետությամբ և առանց CO արտանետումների_2.

Պլատինի կատալիզատորներ

Պլատինը շատ ակտիվ է ջրածնի օքսիդացման համար և շարունակում է մնալ ամենատարածված էլեկտրակատալիզատորը: Պլատինով կրճատված վառելիքի բջիջների օգտագործմամբ Horizon-ի հետազոտության հիմնական ոլորտներից մեկը ավտոմոբիլային արդյունաբերությունն է, որտեղ մոտ ապագայում նախատեսվում է մշակված կատալիզատորներ, որոնք պատրաստված են հաղորդիչ ածխածնի վրա հենված պլատինի նանոմասնիկներից: Այս նյութերն ունեն բարձր ցրված նանոմասնիկների առավելությունը, բարձր էլեկտրակատալիտիկ մակերեսի մակերեսը (ESA) և մասնիկների նվազագույն աճը բարձր ջերմաստիճաններում, նույնիսկ ավելի բարձր Pt բեռնման մակարդակներում:

Pt պարունակող համաձուլվածքները օգտակար են վառելիքի մասնագիտացված աղբյուրների վրա աշխատող սարքերի համար, ինչպիսիք են մեթանոլը կամ ռեֆորմը (H₂, CO₂, CO և N_{2): Pt/Ru համաձուլվածքները մեթանոլի օքսիդացման տեսակետից մաքուր էլեկտրաքիմիական Pt կատալիզատորների համեմատ բարելավվել են կատարողականություն և ածխածնի երկօքսիդով թունավորման հնարավորություն չկան: Pt 3 Co-ն հետաքրքրություն ներկայացնող ևս մեկ կատալիզատոր է (հատկապես Horizon-ի վառելիքի բջիջների կաթոդների համար) և ցույց է տվել թթվածնի նվազեցման ռեակցիայի բարելավված արդյունավետությունը, ինչպես նաև բարձր կայունությունը:}

Pt/C և Pt 3 Co/C կատալիզատորներ, որոնք ցույց են տալիս բարձր ցրված նանոմասնիկներ մակերեսային ածխածնային սուբստրատների վրա: Վառելիքի բջիջների էլեկտրոլիտ ընտրելիս պետք է հաշվի առնել մի քանի հիմնական պահանջներ.

1. Բարձր պրոտոնային հաղորդունակություն.
2. Բարձր քիմիական և ջերմային կայունություն.
3. Գազի ցածր թափանցելիություն.

Ջրածնի էներգիայի աղբյուր

Ջրածինը տիեզերքի ամենապարզ և առատ տարրն է: Այն ջրի, նավթի, բնական գազի և ողջ կենդանի աշխարհի կարևոր բաղադրիչն է։ Չնայած իր պարզությանը և առատությանը, ջրածինը հազվադեպ է հանդիպում Երկրի վրա իր բնական գազային վիճակում: Այն գրեթե միշտ համակցված է այլ տարրերի հետ: Եվ այն կարող է ստացվել նավթից, բնական գազից, կենսազանգվածից կամ ջուրն անջատելով արևային կամ էլեկտրական էներգիայի միջոցով։

Երբ ջրածինը ձևավորվում է որպես մոլեկուլային H₂, մոլեկուլում առկա էներգիան կարող է ազատվել փոխազդեցության միջոցով:O₂-ի հետ: Դրան կարելի է հասնել կա՛մ ներքին այրման շարժիչներով, կա՛մ ջրածնային վառելիքի բջիջներով: Դրանցում H_{2 էներգիան վերածվում է էլեկտրական հոսանքի՝ ցածր էներգիայի կորուստներով։ Այսպիսով, ջրածինը էներգիայի կրիչ է այլ աղբյուրներից ստացված էներգիան տեղափոխելու, պահելու և մատակարարելու համար:}

Զտիչներ ուժային մոդուլների համար

Այլընտրանքային էներգիայի տարրերի ձեռքբերումն անհնար է առանց հատուկ զտիչների օգտագործման։ Դասական զտիչներն օգնում են աշխարհի տարբեր երկրներում էլեմենտների ուժային մոդուլների մշակմանը բարձրորակ բլոկների շնորհիվ։ Զտիչներ են մատակարարվում վառելիքի պատրաստման համար, ինչպիսին է մեթանոլը բջջային կիրառման համար:

Սովորաբար այս էներգիայի մոդուլների հավելվածները ներառում են հեռավոր վայրերում էլեկտրամատակարարում, կրիտիկական պաշարների պահեստային էներգիա, փոքր մեքենաների APU-ներ և ծովային ծրագրեր, ինչպիսիք են Project Pa-X-ell-ը, որը մարդատար նավերի բջիջների փորձարկման նախագիծ է:

Չժանգոտվող պողպատից ֆիլտրի պատյաններ, որոնք լուծում են ֆիլտրման խնդիրները: Այս պահանջկոտ հավելվածներում վառելիքի բջիջների զրոյական լուսաբաց արտադրողները նշում են Classic Filters չժանգոտվող պողպատից ֆիլտրերի պատյանները՝ շնորհիվ արտադրության ճկունության, որակի ավելի բարձր չափանիշների, արագ առաքման և մրցունակ գների:

Ջրածնի տեխնոլոգիական հարթակ

Horizon Fuel Cell Technologies-ը հիմնադրվել է Սինգապուրում 2003 թվականին և այսօր ունի 5 միջազգային դուստր ընկերություններ: Ընկերության առաքելությունն էփոխել վառելիքի բջիջները՝ աշխատելով գլոբալ՝ արագ առևտրայնացման, տեխնոլոգիական ծախսերի իջեցման և ջրածնի մատակարարման դարավոր խոչընդոտների վերացման ուղղությամբ: Ընկերությունը սկսել է փոքր և պարզ արտադրանքներով, որոնք պահանջում են ցածր քանակությամբ ջրածին` ավելի մեծ և բարդ կիրառություններին նախապատրաստվելու համար: Հետևելով խիստ ուղեցույցներին և ճանապարհային քարտեզին՝ «Հորիզոնը» արագորեն դարձավ աշխարհի խոշորագույն մինչև 1000 Վտ հզորությամբ բջիջների արտադրողը՝ սպասարկելով հաճախորդներին ավելի քան 65 երկրներում՝ արդյունաբերության մեջ առևտրային ապրանքների ամենալայն ընտրանիով:

Հորիզոն տեխնոլոգիական հարթակը բաղկացած է՝ PEM - Horizon զրոյական լուսաբաց վառելիքի բջիջներից (միկրովառելիք և կույտեր) և դրանց նյութերը, ջրածնի մատակարարումը (էլեկտրոլիզ, բարեփոխում և հիդրոլիզ), ջրածնի պահպանման սարքեր և սարքեր:

Horizon-ը թողարկել է աշխարհում առաջին շարժական և անհատական ջրածնի գեներատորը: HydroFill կայանը կարող է ջրածին առաջացնել՝ տարրալուծելով ջուրը տանկի մեջ և պահելով այն HydroStick փամփուշտներում։ Դրանք պարունակում են ջրածնի գազի ներծծող համաձուլվածք՝ ամուր պահեստավորում ապահովելու համար: Այնուհետև փամփուշտները կարող են տեղադրվել MiniPak լիցքավորիչի մեջ, որը կարող է աշխատել վառելիքի ֆիլտրի փոքր տարրերով:

Հորիզոն կամ տան ջրածին

Horizon Technologies-ը գործարկում է ջրածնի լիցքավորման և էներգիայի պահպանման համակարգը տնային օգտագործման համար՝ խնայելով տան էներգիան շարժական սարքերը լիցքավորելու համար: Horizon-ն աչքի ընկավ 2006 թվականին «H-racer» խաղալիքով, որը ջրածնային շարժիչով աշխատող փոքր մեքենա է, որը ճանաչվել է տարվա «լավագույն գյուտը»: Հորիզոնն առաջարկում էապակենտրոնացնել էներգիայի պահեստավորումը տանը իր Hydrofill ջրածնի լիցքավորման կայանի միջոցով, որն ի վիճակի է վերալիցքավորել փոքր շարժական և բազմակի օգտագործման մարտկոցները: Ջրածնային այս կայանի համար անհրաժեշտ է միայն ջուր՝ աշխատելու և էներգիա արտադրելու համար:

Աշխատանքը կարող է իրականացվել ցանցի, արևային մարտկոցների կամ հողմային տուրբինի միջոցով: Այնտեղից ջրածինը արդյունահանվում է կայանի ջրի բաքից և պինդ վիճակում պահվում փոքր մետաղական խառնուրդի խցերում։ Հիդրոֆիլակման կայանը, որը մանրածախ վաճառվում է մոտ 500 դոլարով, ավանգարդ լուծում է հեռախոսների համար: Որտեղ գտնել Hydrofill վառելիքի բջիջներ այս գնով, օգտվողների համար դժվար չէ, պարզապես անհրաժեշտ է համապատասխան հարցումը խնդրել ինտերնետում:

Մեքենայի ջրածնի լիցքավորում

Ինչպես մարտկոցով աշխատող էլեկտրական մեքենաները, ջրածնով աշխատող մեքենաները նույնպես էլեկտրականություն են օգտագործում մեքենան վարելու համար: Բայց այս էլեկտրաէներգիան մարտկոցներում պահելու փոխարեն, որոնց լիցքավորումը պահանջում է ժամեր, բջիջները էներգիա են արտադրում մեքենայի վրա՝ ջրածնի և թթվածնի արձագանքման միջոցով: Ռեակցիան տեղի է ունենում էլեկտրոլիտի առկայության դեպքում՝ ոչ մետաղական հաղորդիչ, որում էլեկտրական հոսքը իրականացվում է իոնների շարժման միջոցով այն սարքերում, որտեղ Horizon zero վառելիքի բջիջները հագեցած են պրոտոնափոխանակման թաղանթներով: Նրանք գործում են հետևյալ կերպ.

1. Ջրածին գազը մատակարարվում է բջջի «-» անոդին (A), իսկ թթվածինը ուղղվում է դեպի դրական բևեռ:
2. Անոդի վրա կատալիզատորը պլատին է,հեռացնում է էլեկտրոնները ջրածնի ատոմներից՝ թողնելով «+» իոններ և ազատ էլեկտրոններ։ Անոդի և կաթոդի միջև գտնվող թաղանթով անցնում են միայն իոնները։
3. Էլեկտրոնները ստեղծում են էլեկտրական հոսանք՝ շարժվելով արտաքին շղթայի երկայնքով: Կաթոդում էլեկտրոնները և ջրածնի իոնները միանում են թթվածնի հետ՝ առաջացնելով բջջից դուրս հոսող ջուր։

Մինչ այժմ երկու բան խանգարում էր ջրածնային էներգիայով աշխատող մեքենաների լայնածավալ արտադրությանը՝ ինքնարժեքը և ջրածնի արտադրությունը: Մինչև վերջերս պլատինի կատալիզատորը, որը ջրածինը բաժանում է իոնի և էլեկտրոնի, չափազանց թանկ էր։

Մի քանի տարի առաջ ջրածնային վառելիքի բջիջներն արժեր մոտ 1000 դոլար յուրաքանչյուր կիլովատ հզորության համար կամ մոտ 100000 դոլար մեքենայի համար: Ծրագրի արժեքը նվազեցնելու համար իրականացվել են տարբեր ուսումնասիրություններ, այդ թվում՝ պլատինի կատալիզատորի փոխարինումը 90 անգամ ավելի արդյունավետ պլատինե-նիկելի համաձուլվածքով: Անցյալ տարի ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարությունը հայտնեց, որ համակարգի արժեքը նվազել է մինչև 61 դոլար մեկ կիլովատի դիմաց, ինչը դեռևս անմրցունակ է ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ::

ռենտգեն համակարգչային տոմոգրաֆիա

Այս ոչ կործանարար փորձարկման մեթոդն օգտագործվում է երկշերտ տարրի կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար: Կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար սովորաբար օգտագործվող այլ մեթոդներ՝

• սնդիկի ներխուժման ծակոտկենաչափություն;
• ատոմային ուժի մանրադիտակ;
• օպտիկական պրոֆիլաչափություն.

Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ծակոտկենության բաշխումը ամուր հիմք ունի ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակության, թափանցելիության և հաշվելու համար:դիֆուզիոն. Տարրերի ծակոտկենությունը չափելը շատ դժվար է նրանց բարակ, սեղմելի և անհամասեռ երկրաչափության պատճառով։ Արդյունքը ցույց է տալիս, որ ծակոտկենությունը նվազում է GDL սեղմման հետ:

Ծակոտկեն կառուցվածքը զգալի ազդեցություն ունի էլեկտրոդում զանգվածի փոխանցման վրա: Փորձն իրականացվել է տաք սեղմման տարբեր ճնշումներում, որոնք տատանվում էին 0,5-ից 10 ՄՊա: Կատարումը հիմնականում կախված է պլատինե մետաղից, որի արժեքը շատ բարձր է: Դիֆուզիոն կարող է մեծանալ քիմիական կապող նյութերի օգտագործմամբ: Բացի այդ, ջերմաստիճանի փոփոխությունները ազդում են տարրի կյանքի տևողության և միջին աշխատանքի վրա: Բարձր ջերմաստիճանի PEMFC-ների քայքայման արագությունը սկզբում ցածր է, այնուհետև արագորեն աճում է: Սա օգտագործվում է ջրի առաջացումը որոշելու համար։

Առևտրայնացման խնդիրներ

Ծախսերի առումով մրցունակ լինելու համար վառելիքի բջիջների ծախսերը պետք է կրկնակի կրճատվեն և մարտկոցի ժամկետը նույն կերպ երկարացվի: Այսօր, սակայն, գործառնական ծախսերը դեռ շատ ավելի բարձր են, քանի որ ջրածնի արտադրության ծախսերը կազմում են $2,5-ից $3, իսկ մատակարարվող ջրածինը հազիվ թե կարժենա $4/կգ-ից պակաս: Որպեսզի բջիջը արդյունավետ մրցակցի մարտկոցների հետ, այն պետք է ունենա կարճ լիցքավորման ժամանակ և նվազագույնի հասցնի մարտկոցի փոխարինման գործընթացը:

Ներկայումս պոլիմերային վառելիքի բջիջների տեխնոլոգիան կարժենա 49 ԱՄՆ դոլար/կՎտ, երբ զանգվածային արտադրության դեպքում (առնվազն 500,000 միավոր տարեկան): Սակայն մեքենաների հետ մրցելու համարներքին այրման, ավտոմեքենաների վառելիքի բջիջները պետք է հասնեն մոտ $36/կՎտժ: Խնայողությունների կարելի է հասնել նյութական ծախսերի կրճատման միջոցով (մասնավորապես, պլատինի օգտագործումը), հզորության խտությունը մեծացնելը, համակարգի բարդությունը նվազեցնելը և ամրությունը մեծացնելը: Տեխնոլոգիան լայնածավալ առևտրայնացնելու համար կան մի քանի մարտահրավերներ, ներառյալ մի շարք տեխնիկական խոչընդոտների հաղթահարումը:

Ապագայի տեխնիկական մարտահրավերները

Կույտի արժեքը կախված է նյութից, տեխնիկայից և արտադրության տեխնիկայից: Նյութի ընտրությունը կախված է ոչ միայն գործառության համար նյութի համապատասխանությունից, այլև աշխատունակությունից: Տարրերի հիմնական առաջադրանքները՝

1. Նվազեցրեք էլեկտրակատալիզատորի բեռը և ավելացրեք ակտիվությունը:
2. Բարելավել ամրությունը և նվազեցնել քայքայումը:
3. Էլեկտրոդների դիզայնի օպտիմիզացում։
4. Բարելավել անոդում կեղտերի հանդուրժողականությունը:
5. Բաղադրիչների համար նյութերի ընտրություն. Այն հիմնված է հիմնականում ծախսերի վրա՝ առանց կատարողականի զոհաբերության:
6. Համակարգի անսարքության հանդուրժողականություն:
7. Տարրի կատարումը հիմնականում կախված է թաղանթի ամրությունից:

GDL-ի հիմնական պարամետրերը, որոնք ազդում են բջջի աշխատանքի վրա, ռեագենտի թափանցելիությունն են, էլեկտրական հաղորդունակությունը, ջերմային հաղորդունակությունը և մեխանիկական աջակցությունը: GDL հաստությունը կարևոր գործոն է: Ավելի հաստ թաղանթը ապահովում է ավելի լավ պաշտպանություն, մեխանիկական ուժ, ավելի երկար դիֆուզիոն ուղիներ և ավելի մեծ ջերմային և էլեկտրական դիմադրության մակարդակներ:

Պրոգրեսիվ միտումներ

Տարբեր տեսակի տարրերի շարքում PEMFC-ն հարմարեցնում է ավելի շատ բջջային հավելվածներ (մեքենաներ, նոութբուքեր, բջջային հեռախոսներ և այլն), հետևաբար, աճող հետաքրքրություն է ներկայացնում արտադրողների լայն շրջանակի համար: Իրականում, PEMFC-ն ունի բազմաթիվ առավելություններ, ինչպիսիք են ցածր գործառնական ջերմաստիճանը, հոսանքի բարձր խտության կայունությունը, թեթև քաշը, կոմպակտությունը, ցածր գնով և ծավալային պոտենցիալը, երկար սպասարկման ժամկետը, արագ գործարկումը և ընդհատվող աշխատանքի համար համապատասխանությունը:

PEMFC տեխնոլոգիան լավ հարմարեցված է տարբեր չափերի և օգտագործվում է նաև վառելիքի տարբեր տեսակների հետ, երբ պատշաճ կերպով մշակվում է ջրածնի արտադրության համար: Որպես այդպիսին, այն օգտագործում է փոքր սուբվատ սանդղակից մինչև մեգավատ սանդղակը: 2016-2018 թվականներին ընդհանուր առաքումների 88%-ը եղել է PEMFC։