В Германии созданы топливные элементы для энергоснабжения частных домов

fraungofer ikts home fuel cell

В институте керамических технологий и систем Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS) созданы ячейки, которые могут стать  сердцем системы генерации энергии в частных домах.

Поскольку мир переходит на альтернативные виды энергии, способов уменьшающих зависимость домов от сетей появляется все больше. Топливные элементы, которые являются более эффективными и имеют низкий уровень выбросов, чем двигатели внутреннего сгорания кажутся логичным кандидатом. Поэтому Институт Фраунгофера в Дрездене в партнерстве с производителем водонагревателей Vaillant разработали систему локальной генерации на топливных ячейках, которая использует природный газ для производства как отопления, так и электричества.

fraunhofer-home-fuel-cell

Стопки из топливных ячеек,  разрабатываемых институтом Фраунгофера для бытовых систем (Фото: Fraunhofer)

Топливные элементы были придуманы примерно в 1838 году и уже давно казалось, что они станут источником питания завтрашнего дня, но этого не происходило до 1960 года, пока не появились первые коммерческие топливные элементы. Тогда они были использованы для питания космических кораблей. Хотя был некоторый опыт применения в автомобильной промышленности в 1990-х годах, только в 2009 году в Японии компанией «Эне-Фарм» выпущена первая в мире коммерческая система на топливных элементах, направленная на бытовой сектор отопительной и электрической энергии.

Одной из причин,  препятствующих широкому распространению, является сложность топливных элементов, а также дороговизна, что объясняется необходимостью применения драгоценных металлов для катализаторов, таких как платина. Из-за того, что такие катализаторы могут быть легко загрязнены примесями, топливные элементы также имеют репутацию плохой надежности. В института Фраунгофера было решено придумать топливный элемента для дома, который прост, и может быть установлен и обслуживаем как обычный бытовой газовый обогреватель, работающий на природном газе.

Система топливных элементов Фраунгофера основана на технологии твердооксидных топливных элементах  (SOFC), которая использует керамический электролит для производства электроэнергии при соединении кислород с водородом. Элемент SOFC работает при более высокой температуре, чем другие конструкции на топливных элементах, используемые в автомобилях. Там где автомобиль топливные элементы с протонной обменной мембраной (PEMFCs) могут достигнуть только 80 °C,  температура SOFC может достигать аж 850 °C. В других устройствах такие температуры могут является источником проблем, но в случае домашнего применения это может быть превращено в пользу домовладельца для поддержания отопления дома или получения горячей воды.

Поскольку керамика может выдерживать высокие температуры, она хорошо подходит для применения в SOFC, и такая температура делает топливный элемент проще для разработки и дешевле в эксплуатации. Это также позволяет избежать использование платины или других драгоценных металлов в качестве катализатора, что существенно снижает стоимость.

Как и большинство систем на топливных элементах, отдельные топливные ячейки института Фраунгофера производят очень малую мощность и напряжение меньше вольта, поэтому они должны быть организованы в стопки. На практике, топливный элемент подключается к сети бытового газа. При поступлении газа, он распадается на богатую водородную смесь, которая реагирует со стопкой элементов, что называется «холодным сгоранием», и производит тепло и электричество. Между тем, существует форсажная камера для повышения эффективности от поглощения тепла выхлопных газов.

Текущий дизайн газовый нагреватель Vaillant с ячейками Фраунгофера, позволяет сделать систему компактной, которая может установливаться в тех же местах, что и обычный газовый котел. Но вместо производства только тепла, котел выдает еще и один киловатт электроэнергии, что примерно достаточно для семьи из четырех человек. Технология в настоящее время проходит испытания с участием 150 единиц в домах в Европе, чтобы проверить, насколько хорошо они функционируют в домашних условиях.

В институт Фраунгофера сейчас работают над уменьшением стоимости топливных элементов и увеличением их срока службы.

Источник:  Fraunhofer

Добавить комментарий


Почитать ещё по теме:


Разработана надежная атомная батарея
Nanophononic_Metamaterial
Термоэлектрические материалы можно радикально улучшить с помощью наностержней
Новый электролит для магниево-серных батарей
Поточные аккумуляторы достигли показателей литий-ионных по плотности хранения энергии
Недорогие органические аккумуляторы на водной основе

Template design by Joule Watt © 2014 Домашняя энергетика