Топливные элементы: возможность химического машиностроения
Гость редакции Любое обсуждение энергетики и окружающей среды не будет полным без перспективы инженера настоящего и будущего сценария для топливных элементов. В августе, General Motors объявила, что она занимается разработкой стационарных протон-обменных мембраной (PEM) основе топливных элементов для жилых домов и офисных зданий. Эти системы будут работать на водороде, которые придут из реформированной природного газа. Кроме того, ГМ показал это потенциал для производства "чистой" водородной из различных ископаемых видов топлива, включая бензин. Он даже легких грузовиков питание так, уже в дороге.
Для того чтобы проникнуть на автомобильном рынке, цена производства топливных элементов должен достичь $ 50/kW, для стационарных власти, цена на порядок выше, является приемлемым. После первой партии единиц по более высокой цене производится, расходы будут падать, как и с любым потребительским товаром. Будь она достигает $ 50 целевых сих пор неизвестно, но это обязательство ГМ сильный позитивный сигнал. Это в дополнение к обязательствам Баллард, DuPont и ячейки международной топлива, чтобы назвать несколько.
Реформирование бензина осложняется нежеланием PEM к окиси углерода (CO). В настоящее время лишь около 100 млн. СО могут быть обработаны без неприемлемых потерь мощности. Нечего и говорить, инженеры-химики будут премьер-министр роль в решении этой проблемы, либо с более терпимым клеток PEM, более эффективных реформаторов, или обоих. Твердых топливных элементов азота (SOFC), работающих вблизи 1000 ° С, имеет то преимущество, общий допуск CO (на самом деле, CO используется в качестве топлива). При доступной цене $ 400/kW, эти системы могут обеспечить все потребности в электроэнергии коммерческого или промышленного парка наряду с высокой температурой тепла для охлаждения поглощения и водяного отопления, а также с КПД более 50%. Это приведет к резкому сокращению выбросов CO2, не жертвуя производительностью или комфорт. Материалы вопросов, для всех компонентов, все еще остаются. Полностью серы терпимым топлива электрода остается неуловимым, но не невозможно.
Хотя PEM и ТОТЭ было приковано наибольшее внимание, две другие виды топлива клетки также являются приемлемыми кандидатами. Расплавленного карбонатных топливных элементов (РКТЭ), работающий на 650 ° С имеет много преимуществ ТОТЭ. Крупномасштабное РКТЭ системы уже имели успешный многолетний демонстраций.
Прямых метанол топливных элементах является относительным новичком. Протоны и СОг изготавливаются с использованием жидкого метанола в водном растворе в качестве топлива с водой быть реагентов на топливо сторону. ПЕМ в настоящее время используются в этих устройствах, но они страдают от перенос неиспользованных метанола из топлива с воздухом электрода, тем самым снижая эффективность. Метанол-непроницаемых мембран, которые могут работать при более высоких температурах являются ключевыми здесь. Эти устройства, построенные на микроуровне, может в один прекрасный день достаточно власти персональной электроники. Они также могут быть источником для удаленных приложений, таких как беспилотные сайтов сообщений.
Это захватывающее время для инженеров-химиков. Наше влияние на мировые энергетические, экологические и политические сцены могут быть драматичными. Если мы серьезно относимся к достаточности энергетических и экологических действий, нынешнее поколение инженеров-химиков будет иметь серьезные последствия.
Джек Винник, профессор химической инженерии в Georgia Tech и содиректор Центра инновационных батарей и топливных элементов <a href="mailto:jack.winnick@che.katech.edu"> jack.winnick @ che.katech.edu </ A>
