Металлогидридный топливный элемент
Металлогидридные топливные элементы представляют собой подкласс щелочных топливных элементов , которые находятся в стадии исследований и разработок . [1] [2] [3] [4] [5] а также успешно масштабируется в операционных системах. [6] [7] Примечательной особенностью является их способность химически связывать и хранить водород внутри самого топливного элемента.
Характеристики
[ редактировать ]Металлогидридные топливные элементы продемонстрировали следующие характеристики: [8] [9] [10]
- Возможность подзарядки электрической энергией (аналог NiMH аккумуляторов )
- Работа при низких температурах (до −20 °C)
- Свойства быстрого «холодного старта»
- Способность работать в течение ограниченного периода времени без внешнего источника водородного топлива, что позволяет осуществлять «горячую замену» топливных канистр.
Производительность
[ редактировать ]Активная площадь электродов металлогидридных топливных элементов увеличена с 60 см. 2 до 250 см 2 , что позволяет масштабировать системы до 500 Вт. [11] Увеличение активных площадей электродов также дало возможность разработать более мощные батареи топливных элементов, каждый мощностью 1500 Вт. [6] Металлогидридные топливные элементы достигли плотности тока 250 мА/см. 2 . [12] Для проверки долговечности батареи топливных элементов успешно проработали более 7000 часов. [12]
Операционные системы и приложения
[ редактировать ]
На ранних этапах разработки продукта основное внимание уделялось одиночным топливным элементам и пакетам топливных элементов, состоящим из нескольких ячеек. Целевые приложения включали критически важное резервное питание для военных и коммерческих приложений. [13] Следующим этапом было проектирование и создание законченных систем топливных элементов, которые можно было бы выносить за пределы лаборатории. Первоначальные лабораторные демонстрационные системы мощностью 50 Вт были интегрированы в портативные системы мощностью 50 Вт с более прочной упаковкой и интерфейсом. [12] систему мощностью 1,0 кВт, оснащенную инвертором и бортовым хранилищем водорода с использованием металлогидридных канистр. Дополнительные разработки как в области топливных элементов, так и в системной интеграции позволили эксплуатировать и демонстрировать публике [6] [14] Дальнейшие разработки систем металлогидридных топливных элементов продолжались для нужд солдат в полевых условиях, в результате чего был создан прототип системы, отвечающий требованиям развертывания. [15] Параллельно с разработкой продукции особое внимание уделялось развитию возможностей производства и испытаний. [16] Системы металлогидридных топливных элементов были интегрированы в микросетевые системы на военных базах для испытаний и оценки. [17] Несмотря на трудности, [18] Военные поддерживают активный интерес к топливным элементам для широкого спектра применений, включая беспилотные летательные аппараты , автономные подводные аппараты , легкие грузовики , автобусы и носимые технологические системы. [19] [20] [21] [22] Продолжается разработка систем металлогидридных топливных элементов для военного применения с бортовой генерацией водорода и топливными элементами мощностью до 5,0 кВт. [23] [24]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чартуни, Д.; Курияма, Н.; Кийобаяши, Т.; Чен, Дж. (1 сентября 2002 г.). «Металгидридный топливный элемент с собственной емкостью» . Международный журнал водородной энергетики . 27 (9): 945–952. дои : 10.1016/S0360-3199(01)00186-0 . ISSN 0360-3199 .
- ^ Ван, Чуньшэн; Эпплби, А. Джон; Кок, Дэвид Л. (2004). «Щелочной топливный элемент с собственным накопителем энергии» . Журнал Электрохимического общества . 151 (2): А260. Бибкод : 2004JElS..151A.260W . дои : 10.1149/1.1640627 .
- ^ Ван, XH; Чен, Ю.; Пан, Х.Г.; Сюй, Р.Г.; Ли, SQ; LX, Чен; Чен, КП; Ван, QD (20 декабря 1999 г.). «Электрохимические свойства Ml (NiCoMnCu) 5, используемого в качестве анода щелочного топливного элемента». Журнал сплавов и соединений . 293–295: 833–837. дои : 10.1016/S0925-8388(99)00367-9 .
- ^ Танака, Х.; Канеки, Н.; Хара, Х.; Шимада, К.; Такеучи, Т. (апрель 1986 г.). «Пористый анод системы La-Ni в щелочном топливном элементе». Канадский журнал химической инженерии . 64 (2): 267–271. doi : 10.1002/cjce.5450640216 .
- ^ Ли, С.; Ким, Дж.; Ли, Х.; Ли, П.; Ли, Дж. (29 марта 2002 г.). «Характеристика щелочного топливного элемента, в котором используются сплавы для хранения водорода» . Журнал Электрохимического общества . 149 (5): А603. Бибкод : 2002JElS..149A.603L . дои : 10.1149/1.1467365 .
- ^ Jump up to: а б с Фок, Кевин; Инглиш, Натан; Приветт, Роберт; Ван, Хун; Вонг, Диана; Лоу, Тимоти; Мэдден, Пол (октябрь 2008 г.). «Мощность металлогидридных топливных элементов для военного применения» . Семинар и выставка топливных элементов 2008 . Проверено 22 марта 2020 г.
- ^ Лотоцкий, Михаил; Толь, Иван; Пикеринг, Лидия; Сита, Корделия; Барбир, Франко; Яртыс Владимир (февраль 2017 г.). «Использование гидридов металлов в топливных элементах» . Прогресс в естественных науках: Materials International . 27 (1): 3–20. дои : 10.1016/j.pnsc.2017.01.008 . hdl : 10566/2624 .
- ^ Овшинский, Стэнфорд; Фок, Кевин; Венкатесан, Шринивасан; Корриган, Деннис (2–4 мая 2005 г.). «Металлогидридные топливные элементы для источников бесперебойного питания и аварийного электроснабжения» . Международная конференция и выставка аккумуляторов BATTCON 2005 .
- ^ Шварц, Брайан; Фриче, Хельмут (28 февраля 2009 г.). Наука и технологии американского гения: Стэнфорд Р. Овшинский . World Scientific Pub Co Inc. ISBN 978-9812818393 .
- ^ Энциклопедия электрохимических источников энергии . Гарче, Юрген, Дайер, Крис К. Амстердам: Academic Press. 2009. ISBN 9780444527455 . OCLC 656362152 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Фок, Кевин (4 декабря 2006 г.). «Металлогидридные топливные элементы: новый и практический подход к резервному и аварийному питанию». INTELEC 06 - Двадцать восьмая Международная конференция по телекоммуникациям и энергетике . стр. 1–6. дои : 10.1109/INTLEC.2006.251656 . ISBN 1-4244-0430-4 . S2CID 43062441 .
- ^ Jump up to: а б с Фок, Кевин (май 2007 г.). «Последние достижения в области технологии металлогидридных топливных элементов для ИБП и систем аварийного электропитания» . Конференция Battcon по стационарным батареям . Проверено 22 марта 2020 г.
- ^ Материалы для топливных элементов . Гасик, Майкл, 1962 г., Институт материалов, минералов и горного дела. Бока-Ратон: CRC Press. 2008. ISBN 978-1-84569-483-8 . OCLC 424570885 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Годула-Йопек, Агата; Йеле, Уолтер; Веллниц, Йорг (ноябрь 2012 г.). Технологии хранения водорода: новые материалы, транспорт и инфраструктура . Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. КГаА. дои : 10.1002/9783527649921 . ISBN 9783527649921 .
- ^ Лоу, Т.Д. (2008). «Конфигурации мобильных топливных элементов для вооруженных сил США» . Симпозиум по топливным элементам в Огайо, 2008 г.
- ^ Energy Technologies, Inc. (17 декабря 2009 г.). «Energy Technologies награждена третьим грантом на топливные элементы третьего рубежа штата Огайо за передовые исследования, разработки и коммерциализацию» . Энергетические технологии, Inc. Проверено 14 июня 2020 г.
- ^ Мэдден, полиция (23 марта 2016 г.). «Модульная масштабируемая микросеть, включающая системы традиционных и возобновляемых источников энергии» . Глобальный саммит микросетей 2016 .
- ^ «Топливные элементы не могут проникнуть в армию» . www.nationaldefensemagazine.org . Проверено 24 марта 2020 г.
- ^ «4 способа, которыми топливные элементы придают силу вооруженным силам США» . Energy.gov.ru . Проверено 24 марта 2020 г.
- ^ «Chevrolet Silverado ZH2 — тяжелый военный грузовик на топливных элементах» . Автомобиль . 07.11.2018 . Проверено 25 марта 2020 г.
- ^ Джадсон, Джен (8 августа 2017 г.). «Технология водородных топливных элементов может сделать армейские машины невидимыми» . Новости обороны . Проверено 25 марта 2020 г.
- ^ «ВВС демонстрируют водород как альтернативный источник топлива» . ВВС США . 15 февраля 2018 года . Проверено 25 марта 2020 г.
- ^ «Energy Technologies Inc. — Водород на месте» . www.onsite Hydrogen.com . Проверено 3 июня 2020 г.
- ^ «Совершенные топливные элементы» . Совершенные топливные элементы . ООО «Энергетические технологии» . Проверено 22 марта 2020 г.