Типы топливных элементов

По типу электролита топливные элементы классифицируются на щелочные, фосфорнокислые, твердополимерные, карбонатные и твердооксидные. Щелочные топливные элементы (ЩТЭ)

Уже давно используемые в космических полетах, эти топливные элементы ра­ботают с КПД до 70%. В качестве электролита в них используется щелочь - КОН. До недавнего времени они были слишком дорогими для коммерческого исполь­зования, но несколько компаний взялись за изучение проблемы снижения стоимо­сти и повышения гибкости эксплуатационных характеристик. Фосфорнокислые топливные элементы (ФКТЭ)

Это наиболее коммерчески развитый тип топливного элемента. Он нашел широкое применение во многих областях: больницах, пансионатах для престаре­лых, гостиницах, офисных зданиях, школах, вспомогательных электростанциях и терминалах аэропортов. Топливные элементы на фосфорной кислоте вырабатывают электричество с КПД более 40% или около 85% (если пар, который произ­водит этот топливный элемент, используется для совместного производства тепла и электричества) в сравнении с 30% КПД наиболее эффективного двигателя внут­реннего сгорания. Рабочие температуры находятся в пределах 200°С. Топливные элементы могут также использоваться и на больших транспортных средствах, таких как автобусы и локомотивы.

Твердополимерные топливные элементы (тптэ)

Эти элементы работают при относительно низкой температуре (около 90°С), имеют высокую плотность энерговыделения, могут быстро изменять выходную мощ­ность для удовлетворения меняющейся потребности в энергии и подходят для рабо­ты в таких условиях, где требуется быстрый запуск, например в автомобилях. В качестве топлива они могут использовать как водород, так и метанол. Согласно заявлению Министерства энергетики США, "они являются первыми кандидатами на использование в транспортных средствах малой грузоподъемности, для обеспече­ния зданий электроэнергией и теплом и в качестве источников энергии для порта­тивных электронных устройств: мобильных телефонов и ноутбуков".

Карбонатные топливные элементы (РКТЭ)

При нагреве до 500°С удается окислить углеводороды (например, природный газ, уголь) на электродах, не содержащих дорогих катализаторов. В этом случае в качестве электролитов используют либо расплавленные соли, либо твердые ионные проводники. Как оказалось, наиболее эффективными расплавленными электролитами являются карбонаты (Luce),, NclCOJ. Эти элементы работают при температуре около 600°С.

Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ)

Другим многообещающим топливным элементом является твердооксидный топ­ливный элемент. В системах на твердых оксидах вместо жидкого электролита обычно используется твердый керамический материал, состоящий из смеси раз­личных окислов, что позволяет достичь рабочих температур до 900°С. КПД при выработке энергии может достигнуть 60%. В качестве топлива используются раз­личные углеводороды. Такие топливные элементы могут быть использованы в каче­стве больших мощных установок, включая промышленные и крупные центральные станции, вырабатывающие электричество. Некоторые разработчики считают, что твердооксидные топливные элементы могут также использоваться и в автомобиль­ном транспорте. В Европе готовится испытание установки в автотранспорте мощ­ностью 100 кВт. В Японии уже испытаны два небольших блока на твердооксидных топливных элементах для транспортных целей мощностью 25 кВт.