№ 4/2012
№ 4/2012
№ 4/2012
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
60 Àëüòåðíàòèâíûå èñòî÷íèêè ýíåðãèè<br />
нат лития и карбонат натрия. Для расплава<br />
карбонатных солей и достижения высокой<br />
степени подвижности ионов в электролите<br />
необходима высокая температура порядка<br />
650 °C. КПД этих ТЭ находится в пределах<br />
60–80 %. При нагреве до температуры 650 °C<br />
соли становятся проводником для ионов<br />
2– карбоната (CO ), которые проходят от катода<br />
3<br />
на анод, где происходит их объединение с<br />
водородом с образованием воды, диоксида<br />
углерода и свободных электронов. Последние<br />
направляются по внешней электрической<br />
цепи обратно на катод, при этом генерируется<br />
электрический ток, а в качестве побочного<br />
продукта – тепло. Высокие температуры требуют<br />
значительного времени для достижения<br />
оптимальных рабочих условий, при этом<br />
система медленнее реагирует на изменение<br />
расхода энергии. Данные характеристики позволяют<br />
использовать установки на топливных<br />
элементах с расплавленным карбонатным<br />
электролитом в условиях постоянной мощности.<br />
Высокие температуры препятствуют<br />
повреждению ТЭ окисью углерода, «отравлению»<br />
и пр. ТЭ с расплавленным карбонатным<br />
электролитом используются в больших<br />
стационарных установках. Промышленно<br />
выпускаются теплоэнергетические установки<br />
с выходной электрической мощностью в 2,8<br />
МВт. Разрабатываются установки с выходной<br />
мощностью до 100 МВт. На рис. 2 показан ТЭ на<br />
основе фосфорной (ортофосфорной) кислоты.<br />
Эти ТЭ стали первыми топливными элементами<br />
для коммерческого применения.<br />
Они используют электролит на основе ортофосфорной<br />
кислоты (H PO ) с концентрацией<br />
3 4<br />
до 100 %. Ионная проводимость ортофосфорной<br />
кислоты является низкой при низких<br />
температурах, поэтому эти ТЭ используются<br />
при температурах до 150–220 °C. Носителем<br />
заряда в ТЭ данного типа является водород<br />
(H + , протон). Схожий процесс происходит в<br />
ТЭ с мембраной обмена протонов (МОПТЭ), в<br />
которых водород, подводимый к аноду, разделяется<br />
на протоны и электроны. Протоны<br />
проходят по электролиту и объединяются<br />
с кислородом, получаемым из воздуха, на<br />
катоде с образованием воды. Электроны на-<br />
Рис. 2. Топливные элементы на основе<br />
фосфорной кислоты (ФКТЭ)<br />
правляются по внешней электрической цепи,<br />
при этом генерируется электрический ток. КПД<br />
ТЭ на основе фосфорной (ортофосфорной)<br />
кислоты составляет более 40 % при генерации<br />
электрической энергии. При комбинированном<br />
производстве тепловой и электрической<br />
энергии общий КПД составляет около 85 %.<br />
Помимо этого, учитывая рабочие температуры,<br />
побочное тепло может быть использовано для<br />
нагрева воды и генерации пара атмосферного<br />
давления.<br />
Высокая производительность теплоэнергетических<br />
установок на топливных элементах<br />
на основе фосфорной (ортофосфорной)<br />
кислоты при комбинированном производстве<br />
тепловой и электрической энергии является<br />
одним из преимуществ данного вида ТЭ. Простая<br />
конструкция, низкая степень летучести<br />
электролита и повышенная стабильность<br />
также являются преимуществом данного типа<br />
топливных элементов.<br />
Промышленно выпускаются теплоэнергетические<br />
установки с выходной электрической<br />
мощностью до 400 кВт. Установки мощностью<br />
в 11 МВт прошли соответствующие испытания,<br />
разрабатываются установки с выходной мощностью<br />
до 100 МВт.<br />
На рис. 3 показан ТЭ с мембраной обмена<br />
протонов, которые считаются самым лучшим<br />
типом ТЭ для питания транспортных средств.<br />
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ: ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ • 4 • <strong>2012</strong>
Change language