Топливные элементы можно разделить напротонно-обменная мембранатопливные элементы с протонно-обменной мембраной (PEMFC) и топливные элементы прямого окисления метанола различаются в зависимости от свойств электролита и используемого топлива.
(DMFC), топливные элементы на основе метанола (PAFC), топливные элементы на основе расплавленных карбонатов (MCFC), твердооксидные топливные элементы (SOFC), щелочные топливные элементы (AFC) и т. д. Например, топливные элементы с протонно-обменной мембраной (PEMFC) в основном основаны напротонно-обменная мембранаВ щелочных топливных элементах (ЩТЭ) в качестве среды для переноса протонов используется щелочной электролит на водной основе, например, раствор гидроксида калия и т. д. Кроме того, в зависимости от рабочей температуры топливные элементы можно разделить на высокотемпературные и низкотемпературные. К первым относятся в основном твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) и топливные элементы на расплавленных карбонатах (ТЭР), ко вторым – топливные элементы с протонно-обменной мембраной (ТЭРММ), топливные элементы прямого окисления метанола (ТОО), щелочные топливные элементы (ЩТЭ), топливные элементы на основе фосфорной кислоты (ТЭФК) и др.
Протонно-обменная мембранаВ топливных элементах с протонно-обменной мембраной (PEMFC) в качестве электролита используются кислотные полимерные мембраны на водной основе. Из-за низких рабочих температур (ниже 100 °C) и использования электродов из благородных металлов (платиновых электродов) элементы PEMFC должны работать в чистом водороде. По сравнению с другими топливными элементами, PEMFC обладают преимуществами низкой рабочей температуры, высокой скорости запуска, высокой удельной мощности, некоррозионного электролита и длительного срока службы. Таким образом, эта технология стала основной в настоящее время применяемой в автомобилях на топливных элементах, а также частично в портативных и стационарных устройствах. По данным E4 Tech, ожидается, что в 2019 году поставки топливных элементов PEMFC достигнут 44 100 единиц, что составит 62% от мирового рынка; расчетная установленная мощность достигнет 934,2 МВт, что составит 83% от мирового рынка.
Топливные элементы используют электрохимические реакции для преобразования химической энергии топлива (водорода) на аноде и окислителя (кислорода) на катоде в электричество для привода всего транспортного средства. В частности, к основным компонентам топливных элементов относятся система двигателя, вспомогательный источник питания и электродвигатель; среди них система двигателя в основном включает в себя двигатель, состоящий из электрического реактора, систему хранения водорода в транспортном средстве, систему охлаждения и преобразователь напряжения постоянного тока. Реактор является наиболее важным компонентом. Именно в нем происходит реакция водорода и кислорода. Он состоит из множества отдельных ячеек, соединенных вместе, а основными материалами являются биполярная пластина, мембранный электрод, торцевая пластина и т. д.
Дата публикации: 23 августа 2022 г.