Kako napraviti gorivnu ćeliju vlastitim rukama. DIY biogorivne ćelije
Umetnem priključak crijeva za punjenje goriva u otvor za punjenje goriva i okrenem ga za pola kruga da zabrtvim spoj. Klik na prekidač - i trepćući LED na benzinskoj pumpi s ogromnim natpisom h3 označava da je punjenje gorivom počelo. Minuta - i spremnik je pun, možete ići!
Elegantne konture karoserije, ultraniski ovjes, niskoprofilni slickovi odaju pravu trkaću rasu. Kroz prozirni poklopac vidljiva je zamršena mreža cjevovoda i kabela. Već sam negdje vidio slično rješenje... O da, na Audiju R8 motor se vidi i kroz stražnje staklo. Ali na Audiju je to tradicionalni benzin, a ovaj automobil radi na vodik. Kao BMW Hydrogen 7, ali za razliku od potonjeg, nema motor s unutarnjim izgaranjem. Jedini pokretni dijelovi su kormilarski mehanizam i rotor elektromotora. A energiju za njega osigurava gorivna ćelija. Ovaj automobil proizvela je singapurska tvrtka Horizon Fuel Cell Technologies, specijalizirana za razvoj i proizvodnju gorivih ćelija. U 2009. godini britanska tvrtka Riversimple već je predstavila urbani automobil na vodik koji pokreću gorivne ćelije Horizon Fuel Cell Technologies. Razvijen je u suradnji sa sveučilištima Oxford i Cranfield. Ali Horizon H-racer 2.0 je solo razvoj.
Gorivna ćelija se sastoji od dvije porozne elektrode presvučene slojem katalizatora i odvojene membranom za izmjenu protona. Vodik na anodnom katalizatoru pretvara se u protone i elektrone, koji putuju kroz anodu i vanjski električni krug do katode, gdje se vodik i kisik rekombiniraju u vodu.
"Ići!" - gurne me glavni urednik laktom u stilu Gagarina. Ali ne tako brzo: prvo morate "zagrijati" gorivnu ćeliju pri djelomičnom opterećenju. Prebacujem prekidač na "zagrijavanje" i čekam dodijeljeno vrijeme. Zatim, za svaki slučaj, napunim rezervoar dok se ne napuni. Sada idemo: automobil, motor koji glatko bruji, kreće naprijed. Dinamika je impresivna, iako, usput, što drugo možete očekivati od električnog automobila - okretni moment je konstantan pri bilo kojoj brzini. Iako ne zadugo - pun spremnik vodika traje samo nekoliko minuta (Horizon obećava da će u skoroj budućnosti izbaciti novu verziju, u kojoj vodik nije pohranjen kao plin pod pritiskom, već ga zadržava porozni materijal u adsorberu. ). I, iskreno govoreći, nije baš kontroliran - na daljinskom upravljaču postoje samo dva gumba. Ali u svakom slučaju, šteta je što se radi samo o radio-upravljanoj igrački koja nas košta 150 dolara. Ne bismo imali ništa protiv vožnje pravog automobila s gorivnim ćelijama za snagu.
Spremnik, elastični gumeni spremnik unutar krutog kućišta, rasteže se prilikom punjenja gorivom i radi kao pumpa za gorivo, "stiskujući" vodik u gorivnu ćeliju. Kako se spremnik ne bi "prepunio", jedan od priključaka spojen je plastičnom cijevi s ventilom za smanjenje tlaka u nuždi.
Benzinska postaja
Uradi sam
Stroj Horizon H-racer 2.0 isporučuje se kao komplet za veliku montažu (tipa "uradi sam"), možete ga kupiti, primjerice, na Amazonu. Međutim, sastaviti ga nije teško - samo postavite gorivu ćeliju na mjesto i pričvrstite je vijcima, spojite crijeva na spremnik vodika, gorivu ćeliju, grlo za punjenje i ventil za slučaj nužde, a preostaje samo staviti gornji dio tijelo na mjestu, ne zaboravljajući prednji i stražnji branik. Komplet uključuje punionicu koja proizvodi vodik elektrolizom vode. Napaja se pomoću dvije AA baterije, a ako želite da energija bude potpuno “čista”, solarnih panela (i oni su uključeni u komplet).
www.popmech.ru
Kako napraviti gorivnu ćeliju vlastitim rukama?
Naravno, najjednostavnije rješenje problema osiguranja stalnog rada sustava bez goriva je kupnja gotovog sekundarnog izvora energije na hidrauličkoj ili bilo kojoj drugoj osnovi, ali u ovom slučaju sigurno neće biti moguće izbjeći dodatne troškove, au tom procesu prilično je teško razmotriti bilo kakvu ideju za polet kreativne misli. Osim toga, izrada gorive ćelije vlastitim rukama uopće nije tako teška kao što mislite na prvi pogled, pa čak i najneiskusniji majstor može se nositi sa zadatkom ako želi. Osim toga, više nego ugodan bonus bit će niska cijena izrade ovog elementa, jer unatoč svim njegovim prednostima i važnosti, možete se apsolutno lako zadovoljiti sredstvima koja već imate pri ruci.
U ovom slučaju, jedina nijansa koju morate uzeti u obzir prije dovršetka zadatka je da možete vlastitim rukama napraviti uređaj izuzetno male snage, a provedbu naprednijih i složenijih instalacija ipak treba prepustiti kvalificiranim stručnjacima. Što se tiče redoslijeda rada i slijeda radnji, prvi korak je dovršiti tijelo, za što je najbolje koristiti pleksiglas debelih stijenki (najmanje 5 centimetara). Za lijepljenje stijenki kućišta i ugradnju unutarnjih pregrada, za što je najbolje koristiti tanji pleksiglas (dovoljno je 3 milimetra), idealno koristiti dvokompozitno ljepilo, iako ako baš želite, kvalitetno lemljenje možete napraviti i sami, koristeći sljedeće omjere: na 100 grama kloroforma - 6 grama strugotina iz istog pleksiglasa.
U ovom slučaju, postupak se mora provesti isključivo pod poklopcem. Da biste kućište opremili takozvanim odvodnim sustavom, potrebno je pažljivo izbušiti prolaznu rupu u njegovoj prednjoj stijenci, čiji će promjer točno odgovarati dimenzijama gumenog čepa, koji služi kao vrsta brtve između kućište i staklenu odvodnu cijev. Što se tiče veličine same cijevi, idealno bi njezina širina trebala biti pet do šest milimetara, iako sve ovisi o vrsti strukture koja se projektira. Vjerojatnije je reći da će stara plinska maska navedena na popisu potrebnih elemenata za izradu gorive ćelije izazvati iznenađenje među potencijalnim čitateljima ovog članka. U međuvremenu, sva prednost ovog uređaja leži u aktivnom ugljenu koji se nalazi u odjeljcima njegovog respiratora, a koji se kasnije mogu koristiti kao elektrode.
Budući da je riječ o praškastoj konzistenciji, za poboljšanje dizajna trebat će vam najlonske čarape od kojih možete lako napraviti vrećicu i staviti ugljen u nju, inače će se jednostavno prosuti iz rupe. Što se tiče distribucijske funkcije, koncentracija goriva događa se u prvoj komori, dok će kisik potreban za normalno funkcioniranje gorive ćelije, naprotiv, cirkulirati u posljednjem, petom odjeljku. Sam elektrolit, koji se nalazi između elektroda, treba natopiti posebnom otopinom (benzin s parafinom u omjeru od 125 do 2 mililitra), a to mora biti učinjeno prije stavljanja zračnog elektrolita u četvrti odjeljak. Kako bi se osigurala odgovarajuća vodljivost, bakrene ploče s prethodno zalemljenim žicama položene su na vrh ugljena, kroz koje će se prenositi električna energija s elektroda.
Ova faza dizajna može se sigurno smatrati završnom fazom, nakon čega se puni gotov uređaj, za što će biti potreban elektrolit. Da biste ga pripremili, trebate pomiješati etilni alkohol s destiliranom vodom u jednakim dijelovima i početi postupno uvoditi kaustični kalij brzinom od 70 grama po čaši tekućine. Prvo ispitivanje proizvedenog uređaja uključuje istovremeno punjenje prve (tekućina goriva) i treće (elektrolit od etilnog alkohola i kaustičnog kalija) posude kućišta od pleksiglasa.
uznay-kak.ru
Vodikove gorive ćelije | LAVENT
Dugo sam vam želio reći o drugom smjeru tvrtke Alfaintek. Riječ je o razvoju, prodaji i servisu vodikovih gorivih ćelija. Želio bih odmah objasniti situaciju s ovim gorivnim ćelijama u Rusiji.
Zbog prilično visoke cijene i potpunog nedostatka vodikovih stanica za punjenje ovih gorivnih ćelija, ne očekuje se njihova prodaja u Rusiji. Ipak, u Europi, posebice u Finskoj, ove gorivne ćelije svake godine dobivaju na popularnosti. u cemu je tajna Idemo pogledati. 
Ovaj uređaj je ekološki prihvatljiv, jednostavan za korištenje i učinkovit. Čovjeku dolazi u pomoć tamo gdje mu je potrebna električna energija. Možete ga ponijeti sa sobom na put, planinarenje ili ga koristiti u svojoj kući ili stanu kao autonomni izvor električne energije.
Električna energija u gorivnoj ćeliji nastaje kemijskom reakcijom vodika iz spremnika s metalnim hidridom i kisikom iz zraka. Cilindar nije eksplozivan i može se godinama čuvati u vašem ormaru čekajući svoje vrijeme. Ovo je možda jedna od glavnih prednosti ove tehnologije skladištenja vodika. Upravo je skladištenje vodika jedan od glavnih problema u razvoju vodikovog goriva. Jedinstvene nove lagane gorivne ćelije koje pretvaraju vodik u konvencionalnu električnu energiju sigurno, tiho i bez emisija.
Ova vrsta električne energije može se koristiti na mjestima gdje nema centralnog napajanja ili kao izvor napajanja u nuždi.
Za razliku od konvencionalnih baterija, koje je potrebno napuniti i odvojiti od potrošača električne energije tijekom procesa punjenja, gorive ćelije rade kao "pametni" uređaj. Ova tehnologija osigurava neprekinuto napajanje tijekom cijelog razdoblja korištenja zahvaljujući jedinstvenoj funkciji uštede energije prilikom promjene spremnika goriva, što korisniku omogućuje da nikada ne isključi potrošač. U zatvorenom kućištu gorivne ćelije mogu se čuvati nekoliko godina bez gubitka volumena vodika i smanjenja njihove snage.
Gorivna ćelija je dizajnirana za znanstvenike i istraživače, policiju, službe za hitne slučajeve, vlasnike brodova i marina i sve ostale koji trebaju pouzdan izvor energije u hitnim slučajevima. 
Možete nabaviti 12 volti ili 220 volti i tada ćete imati dovoljno energije za rad TV-a, stereo uređaja, hladnjaka, aparata za kavu, kuhala za vodu, usisavača, bušilice, mikroštednjaka i drugih električnih uređaja.
Hydrocell gorive ćelije mogu se prodavati kao pojedinačne jedinice ili u baterijama od 2-4 ćelije. Dva ili četiri elementa mogu se kombinirati za povećanje snage ili jačine struje. 
VRIJEME RADA KUĆANSKIH APARATA S GORIVNIM ĆELIJAMA
| Električni uređaji | Radno vrijeme po danu (min.) | Potreban snaga po danu (Wh) | Vrijeme rada s gorivnim ćelijama |
|||
| Kuhalo za vodu | ||||||
| Aparat za kavu | ||||||
| Mikroploča | ||||||
| televizor | ||||||
| 1 žarulja 60W | ||||||
| 1 žarulja 75W | ||||||
| 3 žarulje 60W | ||||||
| Prijenosno računalo | ||||||
| Hladnjak | ||||||
| Lampa za uštedu energije | ||||||
* - kontinuirani rad
Gorivne ćelije do kraja se pune na posebnim vodikovim postajama. Ali što ako putujete daleko od njih i nema načina za punjenje? Posebno za takve slučajeve stručnjaci Alfainteka razvili su cilindre za skladištenje vodika, s kojima će gorivne ćelije raditi mnogo dulje.
Dostupne su dvije vrste cilindara: NS-MN200 i NS-MN1200.Sastavljeni NS-MN200 nešto je veći od limenke Coca-Cole, ima 230 litara vodika, što odgovara 40Ah (12V), a teži samo 2,5 kg .Metalni hidridni cilindar NS-MH1200 drži 1200 litara vodika, što odgovara 220Ah (12V). Težina cilindra je 11 kg.
Tehnika metalnog hidrida je siguran i jednostavan način skladištenja, transporta i korištenja vodika. Kada se skladišti kao metalni hidrid, vodik je u obliku kemijskog spoja, a ne u plinovitom obliku. Ova metoda omogućuje dobivanje dovoljno visoke gustoće energije. Prednost korištenja metal hidrida je što je tlak unutar cilindra samo 2-4 bara.Cilindar nije eksplozivan i može se skladištiti godinama bez smanjenja volumena tvari. Budući da se vodik skladišti kao metalni hidrid, čistoća vodika dobivenog iz cilindra je vrlo visoka i iznosi 99,999%. Metalni hidridni cilindri za pohranu vodika mogu se koristiti ne samo s HC 100,200,400 gorivnim ćelijama, već iu drugim slučajevima gdje je potreban čisti vodik. Cilindri se mogu jednostavno spojiti na gorivu ćeliju ili neki drugi uređaj pomoću priključka za brzo spajanje i fleksibilnog crijeva.
Šteta je što se ove gorivne ćelije ne prodaju u Rusiji. Ali među našim stanovništvom ima toliko ljudi koji ih trebaju. Pa, pričekat ćemo i vidjeti, a vidjet ćete, imat ćemo nešto. U međuvremenu ćemo kupovati štedne žarulje koje nameće država.
p.s. Čini se da je tema konačno pala u zaborav. Toliko godina nakon što je ovaj članak napisan, od toga nije bilo ništa. Možda ne tražim posvuda, naravno, ali ono što zapne za oko nije nimalo ugodno. Tehnologija i ideja su dobre, ali još nisu doživjele nikakav razvoj.
lavent.ru
Gorivne ćelije su budućnost koja počinje danas!
Početak 21. stoljeća ekologiju smatra jednim od najvažnijih globalnih izazova. I prvo na što treba obratiti pozornost u sadašnjim uvjetima je traženje i korištenje alternativnih izvora energije. Oni su ti koji mogu spriječiti onečišćenje našeg okoliša, kao i potpuno odustati od kontinuiranog rasta cijena goriva na bazi ugljikovodika.
Već danas su izvori energije poput solarnih ćelija i vjetroturbina našli primjenu. Ali, nažalost, njihov nedostatak povezan je s ovisnošću o vremenu, kao io godišnjem dobu i dobu dana. Zbog toga se postupno napušta njihova uporaba u astronautici, zrakoplovnoj i automobilskoj industriji, a za stacionarnu uporabu opremljeni su sekundarnim izvorima napajanja – baterijama.
Ipak, najbolje rješenje je gorivna ćelija, jer ne zahtijeva stalno punjenje energijom. Ovo je uređaj koji je sposoban prerađivati i pretvarati različite vrste goriva (benzin, alkohol, vodik itd.) izravno u električnu energiju.
Gorivna ćelija radi na sljedećem principu: gorivo se dovodi izvana, koje oksidira kisik, a oslobođena energija se pretvara u električnu energiju. Ovaj princip rada osigurava gotovo vječni rad.
Od kraja 19. stoljeća znanstvenici su proučavali samu gorivu ćeliju i stalno razvijali nove modifikacije. Tako danas, ovisno o radnim uvjetima, postoje alkalni ili alkalni (AFC), direktni borohidratni (DBFC), elektrogalvanski (EGFC), direktni metanolni (DMFC), cink-zrak (ZAFC), mikrobni (MFC), modeli na bazi mravlje kiseline (DFAFC) i metalnih hidrida (MHFC) također su poznati.
Jedna od najperspektivnijih je vodikova goriva ćelija. Korištenje vodika u elektranama prati značajno oslobađanje energije, a ispuh iz takvog uređaja je čista vodena para ili pitka voda, koja ne predstavlja nikakvu opasnost za okoliš.
Uspješno testiranje gorivih ćelija ovog tipa na svemirskim letjelicama u posljednje je vrijeme izazvalo velik interes proizvođača elektronike i razne opreme. Tako je tvrtka PolyFuel predstavila minijaturnu vodikovu gorivu ćeliju za prijenosna računala. Ali previsoka cijena takvog uređaja i poteškoće u neometanom dolijevanju goriva ograničavaju njegovu industrijsku proizvodnju i široku distribuciju. Honda također proizvodi automobilske gorive ćelije više od 10 godina. Međutim, ova vrsta prijevoza ne ide u prodaju, već samo za službenu upotrebu zaposlenika tvrtke. Automobili su pod nadzorom inženjera.
Mnogi se ljudi pitaju je li moguće sastaviti gorivu ćeliju vlastitim rukama. Uostalom, značajna prednost domaćeg uređaja bit će mala investicija, za razliku od industrijskog modela. Za minijaturni model trebat će vam 30 cm žice presvučene platinom od nikla, mali komad plastike ili drva, kopča za bateriju od 9 volti i sama baterija, prozirna ljepljiva traka, čaša vode i voltmetar. Takav uređaj omogućit će vam da vidite i razumijete bit rada, ali, naravno, neće biti moguće proizvesti električnu energiju za automobil.
fb.ru
Vodikove gorive ćelije: malo povijesti | Vodik
Danas je problem nedostatka tradicionalnih energetskih resursa i pogoršanja ekologije planeta u cjelini zbog njihove uporabe posebno akutan. Zbog toga su u posljednje vrijeme značajna financijska i intelektualna sredstva utrošena u razvoj potencijalno perspektivnih zamjena za ugljikovodična goriva. Vodik bi mogao postati takva zamjena u vrlo bliskoj budućnosti, jer njegovu upotrebu u elektranama prati oslobađanje velike količine energije, a ispušni plin je vodena para, odnosno ne predstavlja opasnost za okoliš.
Unatoč nekim tehničkim poteškoćama koje još uvijek postoje u implementaciji gorivih ćelija na bazi vodika, mnogi proizvođači automobila cijenili su obećanja tehnologije i već aktivno razvijaju prototipove serijskih automobila koji mogu koristiti vodik kao glavno gorivo. Davne 2011. godine Daimler AG predstavio je konceptualne modele Mercedes-Benza s pogonom na vodik. Osim toga, korejska tvrtka Hyndayi službeno je objavila da više ne namjerava razvijati električne automobile, već će sve svoje snage koncentrirati na razvoj pristupačnog automobila na vodik.
Unatoč činjenici da sama ideja o korištenju vodika kao goriva mnogima nije divlja, većina nema pojma kako rade gorivne ćelije koje koriste vodik i što je toliko izvanredno u njima.
Kako bismo razumjeli važnost tehnologije, predlažemo da pogledamo povijest vodikovih gorivih ćelija.
Prvi koji je opisao potencijal korištenja vodika u gorivim ćelijama bio je Nijemac, Christian Friedrich. Davne 1838. godine objavio je svoj rad u poznatom znanstvenom časopisu tog vremena.
Već iduće godine, sudac iz Uhlsa, Sir William Robert Grove, izradio je prototip funkcionalne vodikove baterije. No, snaga uređaja bila je premala čak i za tadašnje standarde, pa njegova praktična primjena nije dolazila u obzir.
Što se tiče izraza "goriva ćelija", on svoje postojanje duguje znanstvenicima Ludwigu Mondu i Charlesu Langeru, koji su 1889. godine pokušali stvoriti gorivu ćeliju koja radi na zrak i koksni plin. Prema drugim izvorima, termin je prvi upotrijebio William White Jaques, koji je prvi odlučio koristiti fosfornu kiselinu u elektrolitu.
Dvadesetih godina prošlog stoljeća u Njemačkoj su provedena brojna istraživanja koja su rezultirala otkrićem gorivih ćelija s čvrstim oksidom i načina korištenja karbonatnog ciklusa. Važno je napomenuti da se ove tehnologije učinkovito koriste u naše vrijeme.
Godine 1932. inženjer Francis T. Bacon započeo je rad na izravnom istraživanju gorivih ćelija na bazi vodika. Prije njega znanstvenici su koristili utvrđenu shemu - porozne platinske elektrode stavljane su u sumpornu kiselinu. Očigledni nedostatak takve sheme leži, prije svega, u neopravdanoj visokoj cijeni zbog upotrebe platine. Osim toga, uporaba kaustične sumporne kiseline predstavljala je prijetnju zdravlju, a ponekad čak i životu istraživača. Bacon je odlučio optimizirati krug i platinu je zamijenio niklom, a kao elektrolit je koristio alkalni sastav.
Zahvaljujući produktivnom radu na poboljšanju svoje tehnologije, Bacon je već 1959. široj javnosti predstavio svoju originalnu vodikovu gorivnu ćeliju, koja je proizvodila 5 kW i mogla pokretati stroj za zavarivanje. Predstavljeni uređaj nazvao je “Bacon Cell”.
U listopadu iste godine stvoren je jedinstveni traktor koji je radio na vodik i proizvodio dvadeset konjskih snaga.
Šezdesetih godina dvadesetog stoljeća američka tvrtka General Electric razvila je shemu koju je razvio Bacon i primijenila je na svemirske programe Apollo i NASA Gemini. Stručnjaci NASA-e došli su do zaključka da je korištenje nuklearnog reaktora preskupo, tehnički teško i nesigurno. Osim toga, morali smo odustati od uporabe baterija zajedno sa solarnim panelima zbog njihovih velikih dimenzija. Rješenje problema bile su vodikove gorivne ćelije koje su sposobne opskrbljivati letjelicu energijom, a posadu čistom vodom.
Prvi autobus koji je kao gorivo koristio vodik napravljen je davne 1993. godine. A prototipove osobnih automobila s pogonom na vodikove gorive ćelije već su 1997. godine predstavile svjetske automobilske marke kao što su Toyota i Daimler Benz.
Malo je čudno da obećavajuće ekološki prihvatljivo gorivo, koje se prije petnaest godina prodavalo u automobilu, još nije postalo široko rasprostranjeno. Mnogo je razloga za to, a glavni su možda politički i zahtjevi za stvaranjem odgovarajuće infrastrukture. Nadajmo se da će vodik ipak reći svoje i postati značajna konkurencija električnim automobilima.(odnaknopka)
energycraft.org
Izrađeno 14.7.2012. 20:44 Autor: Alexey NorkinNaše materijalno društvo bez energije ne može se ne samo razvijati, nego uopće postojati. Odakle dolazi energija? Sve donedavno ljudi su do njega dolazili samo na jedan način, borili smo se s prirodom spaljujući dobivene trofeje u pećima najprije kućnih ognjišta, potom parnih lokomotiva i moćnih termoelektrana.
Ne postoje oznake o kilovatsatima koje troši suvremeni prosječni čovjek koje bi pokazivale koliko je godina priroda radila da bi civilizirani čovjek mogao uživati u blagodatima tehnologije, a koliko godina još mora raditi da izgladi štetu nanesenu nju takvom civilizacijom. No, u društvu raste shvaćanje da će iluzorna idila prije ili kasnije završiti. Ljudi sve više izmišljaju načine kako osigurati energiju za svoje potrebe uz minimalnu štetu prirodi.
Vodikove gorive ćelije su sveti gral čiste energije. Oni obrađuju vodik, jedan od uobičajenih elemenata periodnog sustava, i oslobađaju samo vodu, najčešću tvar na planetu. Ružičastu sliku kvari nedostatak pristupa ljudi vodiku kao tvari. Ima ga dosta, ali samo u vezanom stanju, a vađenje ga je puno teže od crpljenja nafte iz dubina ili kopanja ugljena.
Jedna od opcija za čistu i ekološki prihvatljivu proizvodnju vodika su mikrobne gorivne ćelije (MTB), koje koriste mikroorganizme za razgradnju vode na kisik i vodik. Ni tu nije sve glatko. Mikrobi rade odličan posao u proizvodnji čistog goriva, ali da bi se postigla učinkovitost potrebna u praksi, MTB zahtijeva katalizator koji ubrzava jednu od kemijskih reakcija procesa.
Ovaj katalizator je plemeniti metal platina, čija cijena čini korištenje MTB-a ekonomski neopravdanim i praktički nemogućim.
Znanstvenici sa Sveučilišta Wisconsin-Milwaukee pronašli su zamjenu za skupi katalizator. Umjesto platine, predložili su korištenje jeftinih nanošipki napravljenih od kombinacije ugljika, dušika i željeza. Novi katalizator sastoji se od grafitnih šipki s dušikom ugrađenim u površinski sloj i jezgre od željeznog karbida. Tijekom tri mjeseca testiranja novog proizvoda, katalizator je pokazao sposobnosti veće od onih platine. Pokazalo se da je rad nanošipki stabilniji i kontroliraniji.
I što je najvažnije, zamisao sveučilišnih znanstvenika mnogo je jeftinija. Dakle, trošak platinastih katalizatora iznosi približno 60% troška MTB-a, dok je trošak nanošipki unutar 5% njihove trenutne cijene.
Prema tvorcu katalitičkih nanoštapova, profesoru Junhong Chenu: “Gorivne ćelije mogu izravno pretvoriti gorivo u električnu energiju. Zajedno, električna energija iz obnovljivih izvora može se isporučiti tamo gdje je potrebna na čist, učinkovit i održiv način.”
Profesor Chen i njegov tim istraživača sada proučavaju točne karakteristike katalizatora. Njihov je cilj dati svom izumu praktičan fokus, učiniti ga prikladnim za masovnu proizvodnju i upotrebu.
Na temelju materijala iz Gizmaga
www.facepla.net
Vodikove gorive ćelije i energetski sustavi
Automobil na vodeni pogon uskoro bi mogao postati stvarnost, a vodikove gorive ćelije bit će ugrađene u mnoge domove...
Tehnologija vodikovih gorivih ćelija nije nova. Počelo je 1776. godine, kada je Henry Cavendish prvi otkrio vodik dok je otapao metale u razrijeđenim kiselinama. Prvu vodikovu gorivu ćeliju izumio je William Grove već 1839. godine. Od tada su se vodikove gorivne ćelije postupno poboljšavale i sada se ugrađuju u svemirske letjelice, opskrbljuju ih energijom i služe kao izvor vode. Danas je tehnologija vodikovih gorivih ćelija na rubu dostizanja masovnog tržišta, u automobilima, domovima i prijenosnim uređajima.
U vodikovim gorivim ćelijama kemijska energija (u obliku vodika i kisika) pretvara se izravno (bez izgaranja) u električnu energiju. Gorivna ćelija sastoji se od katode, elektrode i anode. Vodik se dovodi do anode, gdje se razdvaja na protone i elektrone. Protoni i elektroni imaju različite putove do katode. Protoni se kreću kroz elektrodu do katode, a elektroni prolaze oko gorivih ćelija kako bi došli do katode. Ovo kretanje stvara naknadno iskoristivu električnu energiju. S druge strane, vodikovi protoni i elektroni spajaju se s kisikom u vodu.
Elektrolizatori su jedan od načina ekstrakcije vodika iz vode. Proces je u osnovi suprotan od onoga što se događa s vodikovom gorivnom ćelijom. Elektrolizator se sastoji od anode, elektrokemijske ćelije i katode. Voda i napon se stavljaju na anodu, koja razdvaja vodu na vodik i kisik. Vodik prolazi kroz elektrokemijsku ćeliju do katode, a kisik se dovodi izravno na katodu. Od tamo se vodik i kisik mogu ekstrahirati i pohraniti. Tijekom vremena kada nije potrebna proizvodnja električne energije, akumulirani plin može se ukloniti iz skladišta i vratiti natrag kroz gorivu ćeliju.
Ovaj sustav kao gorivo koristi vodik, zbog čega vjerojatno postoje mnogi mitovi o njegovoj sigurnosti. Nakon eksplozije Hindenburga, mnogi ljudi daleko od znanosti, pa čak i neki znanstvenici počeli su vjerovati da je uporaba vodika vrlo opasna. No nedavna istraživanja pokazala su da je uzrok ove tragedije bio povezan s vrstom materijala koji je korišten u konstrukciji, a ne s vodikom koji je upumpavan unutra. Nakon ispitivanja sigurnosti skladištenja vodika, utvrđeno je da je skladištenje vodika u gorivim ćelijama sigurnije od skladištenja benzina u spremniku goriva automobila.
Koliko koštaju moderne vodikove gorivne ćelije? Tvrtke trenutno nude sustave vodikovog goriva koji proizvode energiju za oko 3000 dolara po kilovatu. Marketinškim istraživanjem utvrđeno je da će potrošači na tržištu masovne energije biti spremni prijeći na ovu vrstu goriva kada cijena padne na 1500 dolara po kilovatu.
Vozila s vodikovim gorivnim ćelijama još su uvijek skuplja od vozila s motorom s unutarnjim izgaranjem, ali proizvođači istražuju načine kako dovesti cijenu na usporedivu razinu. U nekim udaljenim područjima gdje nema električnih vodova, korištenje vodika kao goriva ili neovisno napajanje doma može biti ekonomičnije trenutno nego, na primjer, izgradnja infrastrukture za tradicionalne izvore energije.
Zašto vodikove gorivne ćelije još uvijek nisu u širokoj upotrebi? Trenutačno je njihova visoka cijena glavni problem za širenje vodikovih gorivih ćelija. Vodikovi sustavi goriva trenutno jednostavno nemaju masovnu potražnju. Međutim, znanost ne stoji mirno iu bliskoj budućnosti automobil na vodu mogao bi postati prava stvarnost.
www.tesla-tehnika.biz
Pripremite sve što vam treba. Za izradu jednostavne gorive ćelije trebat će vam 12 inča platine ili žice presvučene platinom, štapić za sladoled, baterija od 9 volti i držač baterije, prozirna traka, čaša vode, kuhinjska sol (po izboru), tanki metal šipka i voltmetar.
- 9-voltna baterija i držač baterije mogu se kupiti u trgovini elektroničkom opremom ili hardverom.
Izrežite dva komada duljine 15 centimetara od platine ili žice presvučene platinom. Platinasta žica koristi se za posebne namjene i može se kupiti u trgovini elektroničkom opremom. On će poslužiti kao katalizator reakcije.
Omotajte komade žice oko tanke metalne šipke kako biste stvorili oblik opruga. To će biti elektrode gorive ćelije. Uhvatite kraj žice i čvrsto je omotajte oko šipke kako biste stvorili zavojnu oprugu. Uklonite prvu žicu sa šipke i namotajte drugi komad žice.
- Možete koristiti čavao, žičanu vješalicu ili sondu za ispitivanje kao šipku za namatanje žice.
Prerežite žice držača baterije na pola. Uzmite rezače žice, prerežite obje žice pričvršćene na držač na pola i uklonite izolaciju s njih. Te ćete gole žice pričvrstiti na elektrode.
- Pomoću odgovarajućeg dijela rezača žice skinite izolaciju s krajeva žice. Skinite izolaciju s krajeva žica koje ste odrezali s držača baterije.
- Režite žice pod nadzorom odraslih.
Pričvrstite krajeve žica bez izolacije na elektrode. Spojite žice na elektrode tako da zatim možete spojiti izvor napajanja (držač baterije) i voltmetar kako biste odredili koliki napon proizvodi goriva ćelija.
- Uvrnite crvenu žicu držača baterije i odrezanu crvenu žicu oko gornjeg kraja jednog od namotaja žice, ostavljajući veći dio slobodnim.
- Omotajte gornji kraj druge zavojnice crnom žicom držača baterije i odrezanom crnom žicom.
Pričvrstite elektrode na štapić za sladoled ili drvenu šipku.Štapić za sladoled trebao bi biti dulji od grla čaše s vodom kako bi mogao ležati na njemu. Zalijepite elektrode tako da vise sa štapića i padnu u vodu.
- Možete koristiti prozirnu traku ili električnu traku. Glavna stvar je da su elektrode sigurno pričvršćene na štap.
Ulijte vodu iz slavine ili slanu vodu u čašu. Da bi došlo do reakcije, voda mora sadržavati elektrolite. Destilirana voda nije prikladna za to, jer ne sadrži nečistoće koje mogu poslužiti kao elektroliti. Da bi se kemijska reakcija odvijala normalno, sol ili sodu bikarbonu možete otopiti u vodi.
- Obična voda iz slavine također sadrži mineralne nečistoće, pa se može koristiti kao elektrolit ako nemate sol pri ruci.
- Dodajte sol ili sodu bikarbonu u količini od jedne žlice (20 grama) na čašu vode. Miješajte vodu dok se sol ili soda bikarbona potpuno ne otope.
Stavite štapić s elektrodama na grlo čaše s vodom. U tom slučaju elektrode u obliku žičane opruge trebaju biti uronjene u vodu većim dijelom svoje duljine, s izuzetkom dodira sa žicama držača baterije. Pod vodom bi trebala biti samo platinasta žica.
- Ako je potrebno, učvrstite štapić trakom kako biste elektrode zadržali u vodi.
Spojite žice koje dolaze od elektroda na voltmetar ili LED žarulju. Pomoću voltmetra možete odrediti napon koji proizvodi aktivirana goriva ćelija. Spojite crvenu žicu na pozitivni terminal, a crnu žicu na negativni terminal voltmetra.
- U ovoj fazi, voltmetar može pokazati malu vrijednost, na primjer 0,01 volta, iako bi napon na njemu trebao biti nula.
- Također možete spojiti malu žarulju, poput svjetiljke ili LED.
Priča
Prvi element napravljen je, čini se, od olova ruske (ovo je važno) jednostavne olovke, a tijelo je bilo čep za pivo. Sve se to grijalo na kuhinjskom štednjaku. Elektrolit je bio prašak za čišćenje cijevi Digger, što je prema naljepnici NaOH. Budući da sam uspio dobiti malo struje, pomislio sam da bi možda takav element stvarno mogao funkcionirati. Limenke su počele curiti po šavovima (lem je nagrizla lužina), a više se i ne sjećam kakvi su bili rezultati. Za ozbiljniji doživljaj kupio sam inox juggernaut. Međutim, s njom ništa nije išlo. Ne samo da je napon bio samo 0,5 volti, već je bio i usmjeren u krivom smjeru. Također se pokazalo da se ugljen iz olovaka jako voli raspadati na svoje sastavne dijelove. Navodno nisu napravljeni od čvrstog kristala grafita, već su zalijepljeni od prašine. Ista sudbina zadesila je i šipke iz AA baterija. Kupovali smo i četke od nekih elektromotora, ali su mjesta gdje dovodna žica ulazi u četku brzo postala neupotrebljiva. Osim toga, pokazalo se da jedan par četkica sadrži bakar ili neki drugi metal (to se događa s četkicama).
Počešavši se po potiljku, zaključio sam da bi radi pouzdanosti bilo bolje napraviti posudu od srebra, a ugljen koristeći tehnologiju koju je opisao Jaco, tj. sinterovanje. Srebro košta umjeren novac (cijene fluktuiraju, ali negdje oko 10-20 rubalja po gramu). Upoznao sam čaj koji košta mnogo više.
Poznato je da je srebro postojano u talini NaOH, dok željezo daje ferate, npr. Na2FeO4. Budući da željezo općenito ima promjenjivu valenciju, njegovi ioni mogu uzrokovati "kratki spoj" u elementu, barem u teoriji. Stoga sam odlučio prvo provjeriti slučaj srebra, jer je jednostavniji. Prvo je kupljena posrebrena žlica od kupronikla, a kada je testirana četkicama, odmah se pokazalo da postoji 0,9 V otvorenog kruga s potrebnim polaritetom, kao i prilično velika struja. Naknadno se (ne praktično, nego teoretski) pokazalo da se srebro može otopiti i u lužini u prisutnosti natrijevog peroksida Na2O2, koji se u određenim količinama stvara propuhivanjem zraka. Da li se to događa u elementu ili je pod zaštitom ugljika srebro sigurno, ne znam.
Žlica nije dugo živjela. Srebrni sloj je nabubrio i prestao je djelovati. Kupronikal je nestabilan u alkalijama (kao i većina materijala koji postoje u svijetu). Nakon toga sam napravio posebnu šalicu od srebrnog novčića koja je proizvela rekordnu snagu od 0,176 vata.
Sve se to radilo u običnom gradskom stanu, u kuhinji. Nikada se nisam ozbiljnije opekao, nisam zapalio vatru i samo sam jednom prolio rastopljenu lužinu po štednjaku (emajl je odmah korodirao). Korišten je najjednostavniji alat. Ako možete saznati ispravnu vrstu željeza i točan sastav elektrolita, onda svaki ne tako bezruki čovjek može napraviti takav element na koljenu.
Godine 2008. identificirano je nekoliko "ispravnih vrsta željeza". Na primjer, nehrđajući čelik za hranu, limenke, električni čelici za magnetske krugove, kao i niskougljični čelici - st1ps, st2ps. Što manje ugljika, to je bolja izvedba. Čini se da nehrđajući čelik radi lošije od čistog željeza (usput, puno je skuplji). "Norveško limeno" željezo, također poznato kao švedsko, je željezo koje je napravljeno pomoću drvenog ugljena u Švedskoj pomoću drvenog ugljena i nije sadržavalo više od 0,04% ugljika. Trenutačno se takav nizak udio ugljika može pronaći samo u elektrotehničkim čelicima. Vjerojatno je najbolje napraviti šalice utiskivanjem od elektročeličnog lima
Izrada srebrne čaše
2008. pokazalo se da i željezna šalica dobro radi, pa maknem sve što dodiruje srebrnu šalicu. Bilo je zanimljivo, ali sada više nije relevantno.
Možete pokušati koristiti grafit. Ali nisam imao vremena. Tražio sam od vozača presvlaku za sirene trolejbusa, ali to je već bio kraj moje eksperimentalne epopeje. Također možete isprobati četke od motora, ali često su izrađene od bakra, što narušava čistoću eksperimenta. Imao sam dvije opcije za kistove, jedan se pokazao bakrenim. Olovke ne daju nikakve rezultate jer imaju malu površinu i neprikladne su za izvlačenje struje. Baterijske šipke se raspadaju u lužini
(nešto se dogodi vezivu). Općenito govoreći, grafit je najgore gorivo za element jer... kemijski je najotporniji. Stoga elektrodu izrađujemo "pošteno". Uzimamo ugljen (u supermarketu sam kupio brezov ugljen za roštilj), sameljemo ga što je moguće sitnije (prvo sam ga samljeo u porculanskom mužaru, a zatim kupio mlinac za kavu). U industriji se elektrode izrađuju od nekoliko frakcija ugljena, miješajući ih jedna s drugom. Ništa vas ne sprječava da učinite isto. Prah se peče kako bi se povećala električna vodljivost: mora se nekoliko minuta zagrijavati do najviše moguće temperature (1000 ili više). Naravno, bez pristupa zraku.
Za ovo sam napravio kovačnicu od dvije limene posude postavljene jedna u drugu. Između njih su naslagani komadi suhe gline radi toplinske izolacije. Dno obje limenke je probušeno tako da ima mjesta za puhanje zraka. Unutarnja limenka je napunjena ugljenom (koji djeluje kao gorivo), među njima je postavljena metalna kutija - "lonac", također sam ga izvaljao od kositra iz limenke. U kutiju se ubacuje prah ugljena umotan u papirnatu vrećicu. Mora postojati razmak između snopa ugljena i stijenki "lonca". Prekriva se pijeskom kako bi se spriječio ulazak zraka. Ugljen se zapali, a zatim običnim fenom otpuhne kroz rupe na dnu. Sve je to prilično opasno od požara - lete iskre. Potrebne su vam zaštitne naočale, a također morate paziti da u blizini nema zavjesa, bačvi s benzinom ili drugih opasnosti od požara. Bilo bi bolje, u dobrom smislu, takve stvari raditi negdje na zelenom travnjaku tijekom kišne sezone (u pauzi između kiša). Žao mi je, ali previše sam lijen da nacrtam cijelu ovu strukturu. Mislim da možete pogoditi i bez mene.
Zatim se u zagoreni prah na oko doda određena količina šećera (vjerojatno od trećine do polovine). Ovo je vezivo. Zatim - malo vode (kad su mi ruke bile prljave i lijene otvoriti slavinu, samo sam pljunula u nju i dodala pivo umjesto vode, ne znam koliko je to bitno; sasvim je moguće da je važna organska tvar. Sve se to dobro izmiješa u mortu. Rezultat bi trebala biti plastična masa. Od te mase trebate oblikovati elektrodu. Što je bolje stisnete, to bolje. Uzeo sam začepljenu cijev i zabio ugljen u cijev s manju tubu čekićem.Da se proizvod ne bi raspao kad se vadi iz tube prije nabijanja u lulu se umetne nekoliko papirnatih rubova.Čep treba da se može izvaditi a još bolje ako je lula uzdužno prepiljena i spojen sa stezaljkama. Zatim nakon pritiskanja, možete jednostavno odvojiti stezaljke i dobiti ugljeni ćorak siguran i zdrav. U slučaju uklonjivog čepa, morate istisnuti gotov radni komad iz
cijevi (u ovom slučaju može se raspasti). Moj ugljen je imao promjer 1,2-1,5 cm i dužinu 4-5 cm.
Gotovi oblik se suši. Da bih to učinio, upalio sam plinski štednjak na vrlo slabu vatru, stavio praznu limenku naopako na nju i stavio ugljen na dno. Sušenje treba biti dovoljno sporo kako vodena para ne bi poderala obradak. Nakon što sva voda ispari, šećer će početi “kuhati”. Pretvorit će se u karamel i zalijepiti komadiće ugljena.
Nakon hlađenja, potrebno je izbušiti uzdužnu (duž svoje osi simetrije) okruglu rupu u ugljenu u koju će se umetnuti elektroda za pražnjenje. Promjer rupe - ne sjećam se, mislim da je bio 4 mm. Ovim postupkom možda je već sve pokriveno jer je struktura krhka. Prvo sam bušio svrdlom od 2 mm, pa pažljivo (ručno) širio svrdlima od 3 mm i 4 mm, ili čak i iglenom turpijom, ne sjećam se točno. U principu, ova rupa se može napraviti već u fazi oblikovanja. Ali ovo -
nijanse.
Nakon što se sve osuši i izbuši, trebate ga zapaliti. Opća ideja je da s prilično glatkim povećanjem temperature potrebno je podvrgnuti ugljen snažnom i ravnomjernom zagrijavanju bez pristupa zraku neko vrijeme (oko 20 minuta). Morate ga postupno zagrijavati i hladiti. Temperatura - što viša to bolje. Po mogućnosti više od 1000. Imao sam
narančasta (bliže bijeloj) zagrijavanje željeza u improviziranoj kovačnici. Industrijske elektrode se pale više dana, uz vrlo nesmetan dovod i odvođenje topline. Uostalom, ovo je u biti keramika, koja je krhka. Ne mogu jamčiti da ugljen neće popucati. Sve sam radio na oko. Neki su ugljeni popucali odmah nakon upotrebe.
Dakle, ugljen je spreman. Treba imati što manji otpor. Prilikom mjerenja otpora ne smijete dodirivati ugljen iglama testera, već uzmite dvije upletene žice, prislonite ih na stranice ugljena (ne na krajeve šipke, već samo po promjeru) i čvrsto pritisnite prstima (samo da ne popucaju), vidi sliku, na slici je ružičasta amorfna masa prstima koji stiskaju žice.
Ako je otpor 0,3-0,4 ohma (ovo je bilo na rubu osjetljivosti mog testera), onda je ovo dobar ugljen. Ako je više od 2-3 ohma, onda je loše (gustoća snage će biti mala). Ako je ugljen neuspješan, možete ponoviti paljenje.
Nakon pečenja izrađujemo elektrodu za pražnjenje. Ovo je srebrna traka ili željezo - 2008 duljina jednaka dvostruko ili malo manja od duljine ugljena,
širina - dva promjera rupe. Debljina - recimo 0,5 mm. Od njega morate smotati cilindar čiji je vanjski promjer jednak
promjer rupe. Ali cilindar neće raditi, jer je širina premala, ispast će cilindar s uzdužnim prorezom. Ovaj utor je važan za kompenzaciju toplinskog širenja. Ako napravite puni cilindar, srebro će prsnuti ugljen kad se zagrije.
Umetnemo "cilindar" u ugljen. Morate biti sigurni da čvrsto sjedne u rupu. Postoje dvije strane ovoga: prevelika sila će slomiti ugljen; premala sila neće uspostaviti dovoljan kontakt (ovo je vrlo važno). Vidi sliku.
Ovaj dizajn se nije rodio odmah, čini mi se savršeniji od onih stezaljki koje su nacrtane u Jacovom patentu. Prvo, s takvim kontaktom, struja teče ne duž, već duž polumjera cilindričnog ugljena, što može značajno smanjiti električne gubitke. Drugo, metali imaju veći koeficijent toplinskog širenja od ugljena, pa kontakt ugljena s metalnom stezaljkom slabi kada se zagrijava. U mom slučaju kontakt pojačava ili održava snagu. Treće, ako elektroda za pražnjenje nije izrađena od srebra, tada je ugljik štiti od oksidacije. Požurite i dajte mi patent!
Sada možete ponovno izmjeriti otpor; jedan od polova bit će elektroda s strujom. Usput, moj tester ima 0,3 ohma - ovo je već granica osjetljivosti, pa je bolje proći struju poznatog napona i izmjeriti njegovu snagu.
Dovod zraka
Uzimamo čeličnu šipku iz kemijske olovke velikog kapaciteta. Po mogućnosti prazno. Uklonimo blok s loptom iz njega - ono što ostaje je samo željezna cijev. Pažljivo odstranimo preostalu pastu (ja to nisam dobro napravila i pasta je kasnije pougljenila, što je otežavalo život). Prvo se to radi s vodom, a zatim je bolje nekoliko puta zapaliti šipku u plamenu plamenika. Tinta će se pirolizirati, ostavljajući za sobom ugljik koji se može izvaditi.
Zatim nađemo neku drugu cijev za spajanje ove šipke (bit će vruće) s PVC cijevi koja vodi od kompresora akvarija, a koja služi za kondicioniranje riba. Sve bi trebalo biti prilično čvrsto. Na PVC cijev stavljamo podesivu stezaljku, jer i najslabiji kompresor proizvodi previše zraka. U idealnom slučaju, trebate napraviti srebrnu, a ne čeličnu cijev, čak sam i uspio, ali nisam uspio osigurati čvrstu vezu između srebrne cijevi i PVC linije. Međucijevi su snažno zatrovale zrak (zbog istih toplinskih razmaka), pa sam se na kraju smjestio na čeličnu šipku. Naravno, ovaj problem se može riješiti, ali samo morate potrošiti vrijeme i trud na to i odabrati odgovarajući uređaj za situaciju. Općenito, u ovom sam dijelu jako odstupio od Jacovog patenta. Nisam mogla napraviti ružu poput ove koju je on naslikao (i da budem iskrena, tada nisam dovoljno dobro promotrila njen dizajn).
Ovdje vrijedi napraviti kratku digresiju i raspraviti o tome kako je Jaco pogrešno shvatio rad svog elementa. Očito, kisik negdje na katodi prelazi u ionski oblik, prema formuli O2 + 4e- = 2O2-, ili u neku sličnu reakciju gdje se kisik reducira i spaja s nečim. Odnosno, važno je osigurati trostruki kontakt zraka, elektrolita i katode. To se može dogoditi kada mjehurići zraka dođu u kontakt s metalom raspršivača i elektrolitom. Odnosno, što je veći ukupni opseg svih rupa raspršivača, to bi struja trebala biti veća. Također, ako napravite šalicu s nagnutim rubovima, trostruka kontaktna površina također se može povećati, vidi sl.
Druga mogućnost je kada se otopljeni kisik reducira na katodi. U ovom slučaju, trostruko kontaktno područje nije osobito važno, ali trebate samo povećati površinu mjehurića kako biste ubrzali otapanje kisika. Istina, u ovom slučaju nije jasno zašto otopljeni kisik ne oksidira ugljen izravno, bez elektrokemijske reakcije (rad "zaobilazi" električni krug). Očigledno su u ovom slučaju važna katalitička svojstva materijala čaše. U redu, to su sve pjesme. U svakom slučaju, trebate podijeliti potok u male mjehuriće. Pokušaji koje sam poduzeo da to učinim nisu bili osobito uspješni.
Da biste to učinili, bilo je potrebno napraviti tanke rupe, što je izazvalo mnogo problema.
Prvo, tanke rupe se brzo začepe, jer... željezo korodira, hrđa i ostaci ugljena (sjetite se da je tamo nekada bila pasta za pero) ispadaju iz šipke i začepljuju rupe.
Drugo, rupe su nejednake veličine i teško je postići da zrak istovremeno teče iz svih rupa.
Treće, ako se dvije rupe nalaze u blizini, tada postoji loša tendencija da se mjehurići spoje prije nego što se odlome.
Četvrto, kompresor neravnomjerno dovodi zrak i to također nekako utječe na veličinu mjehurića (očigledno, jedan mjehurić iskoči pri jednom pritisku). Sve se to lako može uočiti ako u prozirnu staklenku ulijete vodu i u njoj isprobate prskalicu. Naravno, lužina ima različitu viskoznost i koeficijent površinske napetosti, tako da morate djelovati nasumično. Nikada nisam uspio prevladati te probleme i, povrh toga, problem curenja zraka zbog toplinskih praznina. Zbog tih propuštanja prskalica nije mogla proraditi jer je za to potrebno svladavanje sila površinske napetosti. Tu su nedostaci stezaljki postali u potpunosti očiti. Kako god ih zategnuli, zagrijavanjem popuštaju. Kao rezultat toga, prebacio sam se na jednostavan raspršivač kemijske olovke, koji je davao samo jedan mlaz mjehurića. Očigledno, da biste to učinili na normalan način, morate se pažljivo riješiti curenja, dovod zraka pod značajnim pritiskom (više od onog koji stvara akvarijski kompresor) i kroz male rupe.
Ovaj dio dizajna je iskreno loše razrađen...
Skupština
Svi. Spojimo sve zajedno. Morate sve instalirati na stezaljke tako da
1. Nije bilo kratkog spoja kroz potpornu konstrukciju.
2. Ugljen nije dodirivao cijev koja puše zrak niti zidove
kupa. To će biti teško jer su praznine male, stezaljke su slabe, a lužina će klokotati kada element radi. Djelovat će i Arhimedova sila, koja će sve pomaknuti tamo gdje ne treba, i sila površinske napetosti, privlačeći ugljen drugim objektima. Srebro će postati mekano kada se zagrije. Stoga sam na kraju ugljen držao kliještima za kraj elektrode za pražnjenje. Bilo je loše. Za normalan rad, još uvijek morate napraviti poklopac (očigledno, samo od porculana - glina se natapa u alkalijama i gubi snagu, možda možete koristiti pečenu glinu). Ideja kako napraviti ovaj poklopac nalazi se u Jacovom patentu. Glavno je da dobro drži ugljen, jer... čak i uz malu neusklađenost dotaknut će šalicu na dnu. Da biste to učinili, mora imati veliku visinu. Nisam uspio pronaći takav porculanski poklopac, niti sam uspio napraviti keramički od gline (sve što sam pokušao napraviti od gline brzo je pucalo, očito sam ga nekako krivo pekao). Jedini mali trik je koristiti metalni pokrov i sloj čak i slabo pečene gline kao toplinsku izolaciju. Ni ovaj put nije tako lak.
Ukratko, moj dizajn elemenata također je bio bezvrijedan.
Također je dobra ideja pripremiti alat koji se može koristiti za dobivanje komada ugljena koji bi mogao otpasti s elektrode i pasti u lužinu. Komad ugljena može otpasti i pasti u lužinu, tada će doći do kratkog spoja. Kao takav alat imao sam savijenu čeličnu kopču koju sam držao kliještima. Spojimo žice - jednu na ručku, drugu na izlaznu elektrodu. Možete ga lemiti, iako sam ja koristio dvije metalne pločice i spojio ih vijcima (sve iz dječjeg seta za metalne konstrukcije). Glavno je razumjeti da cijela struktura radi na niskom naponu i da svi spojevi moraju biti dobro izvedeni. Mjerimo otpor u nedostatku elektrolita između elektroda - uvjeravamo se da je visok (najmanje 20 Ohma). Mjerimo otpor svih spojeva i uvjeravamo se da su mali. Sastavljamo krug s opterećenjem. Na primjer, otpor od 1 Ohma i ampermetar spojen u seriju. Ispitivači imaju mali otpor ampermetra samo u načinu rada mjernih jedinica ampera, preporučljivo je to saznati unaprijed. Možete uključiti način promjene jedinice ampera (struja će biti od 0,001 do 0,4 A), ili umjesto serijski spojenog ampermetra, uključite voltmetar paralelno (napon će biti od 0,2 do 0,9 V). Poželjno je osigurati mogućnost promjene uvjeta tijekom eksperimenta kako bi se izmjerio napon otvorenog kruga, struja kratkog spoja i struja s opterećenjem od 1 ohma. Bolje je ako se i otpor može mijenjati: 0,5 ohma, 1 ohma i 2 ohma kako bi se pronašao onaj pri kojem će se postići maksimalna snaga.
Uključimo kompresor iz akvarija i zategnemo stezaljku tako da zrak jedva struji (i, usput, funkcionalnost dovodnog cjevovoda mora se provjeriti uranjanjem u vodu. Budući da je gustoća lužine 2,7, mora biti uronjena na odgovarajuću veliku dubinu. Potpuna nepropusnost nije potrebna, Glavno je da čak i na takvoj dubini nešto klokoće s kraja cijevi.
Mjere opreza
Slijedi rad s rastaljenom alkalijom. Kako mogu objasniti što je alkalijska talina? Jeste li dobili sapun u oči? Neugodno je, zar ne? Dakle, rastopljeni NaOH je također sapun, samo zagrijan na 400 stupnjeva i stotinama puta jače kaustičniji.
Zaštitne mjere pri radu s rastaljenom alkalijom su strogo potrebne!
Kao prvo, Dobre sigurnosne naočale su prijeko potrebne. Kratkovidna sam pa sam nosila dvije naočale - plastične zaštitne na vrhu, a staklene ispod. Zaštitne naočale trebale bi štititi od prskanja ne samo sprijeda, već i sa strane. Osjećao sam se sigurno u takvom streljivu. Unatoč zaštitnim naočalama, ne preporučuje se približavanje lica uređaju.
Osim očiju potrebno je zaštititi i ruke. Sve sam jako pažljivo radio, tako da sam se na kraju snašao i radio u majici kratkih rukava. Ovo je korisno, jer najmanja prskanja lužine koja ponekad pada na vaše ruke izazivaju opekline koje vam ne dopuštaju da nekoliko dana zaboravite s kojom tvari imate posla.
Ali, naravno, na rukama su bile rukavice. Najprije one gumene za kućanstvo (ne one najtanje), a povrh njih - bubuljičaste krpene bubuljice koje strše sa stražnje strane dlana. Navlažio sam ih vodom kako bih mogao rukovati vrućim predmetima. S takvim parom rukavica vaše ruke su koliko-toliko zaštićene. Ali morate paziti da vanjske rukavice nikad nisu previše mokre. Kap vode koja padne u elektrolit trenutno proključa, a elektrolit vrlo dobro prska. Ako se to dogodi (a meni se dogodilo tri puta), nastaju problemi s dišnim sustavom. U tim sam slučajevima odmah zadržao dah ne udahnuvši do kraja (vježbanje kajaka pomaže da se u takvim situacijama ne paničari) i izašao iz kuhinje što je brže moguće.
Općenito, za zaštitu dišnog sustava potrebna je dobra ventilacija tijekom eksperimenta. U mom slučaju to je bio samo propuh (bilo je ljeti). Ali idealno bi trebalo biti napa ili otvoreni zrak.
Budući da je prskanje lužinom neizbježno, sve u neposrednoj blizini šalice prekriveno je određenim stupnjem lužine. Ako njime rukujete golim rukama, možete se opeći. Nakon završetka pokusa potrebno je oprati sve, uključujući i rukavice.
U slučaju opeklina uvijek sam u blizini imao posudu s vodom i posudu s razrijeđenim octom za neutralizaciju lužine u slučaju jakih opeklina. Srećom, ocat mi nikad nije dobro došao, a ne mogu reći isplati li se uopće koristiti. U slučaju opeklina, odmah isperite lužinu s puno vode. Postoji i narodni lijek za opekline – urin. Čini se da i to pomaže.
Zapravo radim s elementom
Ulijte suhi NaOH u čašu (kupio sam Digger za čišćenje cijevi). Možete dodati MgO i druge sastojke, kao što je CaCO3 (prah za zube ili kreda) ili MgCO3 (dobio sam MgO od prijatelja). Upalite plamenik i zagrijte ga. Budući da je NaOH izrazito higroskopan, to se mora učiniti odmah (a vrećica s NaOH mora biti dobro zatvorena). Bilo bi dobro pobrinuti se da staklo bude okruženo toplinom sa svih strana - struja VRLO jako ovisi o temperaturi. Odnosno, napravite improviziranu komoru za izgaranje i u nju usmjerite plamen plamenika (također morate paziti da uložak na plameniku ne eksplodira, po mom mišljenju ovi plamenici su dosta loše napravljeni s ove točke gledišta, kao što sam već rekao napisao, za ovo morate da vrući plinovi ne padnu na spremnik, i bilo je bolje držati ga u normalnom položaju, a ne "naopako").
Ponekad se ispostavi da je prikladno dovesti plamen plamenika odozgo, ali to je nakon što se sve otopi. Zatim se istovremeno zagrijavaju cijev za pražnjenje, elektroda za pražnjenje (i ugljik kroz nju) i vrh stakla gdje ima najviše mjehurića zraka). Ako me sjećanje ne vara, na ovaj način je postignut najveći rezultat.
Nakon nekog vremena, lužina će se početi topiti i njen volumen će se smanjiti. Prašak je potrebno dodati tako da čaša bude 2/3 pune visine (lužina će otjecati zbog kapilarnosti i prskanja). Cijev za dovod zraka mi nije dobro funkcionirala (zbog toplinskog širenja povećat će se zazori i curenja, a zbog dobrog odvođenja topline može doći do skrućivanja lužine u njoj). Ponekad je zrak potpuno prestao strujati. Da bih to popravio, učinio sam sljedeće:
1. Puhanje (privremeno lagano povećanje dovoda zraka)
2. Uspon. (tlak će biti manji i zrak će istisnuti stupac lužine iz
cijevi)
3. Zagrijavanje (izvaditi iz čaše i zagrijati plamenikom da se lužina unutar prskalice otopi).
Općenito, element počinje dobro djelovati na vrućoj temperaturi (lužina počinje svijetliti). U isto vrijeme počinje teći pjena (ovo je CO2) i čuju se pucketanje s bljeskovima (ili je ovo vodik, ili CO izgara, još uvijek ne razumijem).
Uspio sam postići maksimalnu snagu od 0,025 W/cm2 ili ukupno 0,176 W po elementu, uz otpor opterećenja od 1,1 Ohma. Istovremeno sam mjerio struju ampermetrom. Također je bilo moguće izmjeriti pad napona na opterećenju.
Degeneracija elektrolita
U elementu se javlja loša sporedna reakcija
NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.
Odnosno, nakon nekog vremena (desetke minuta) sve će se stvrdnuti (talište sode - ne sjećam se, ali oko 800). Neko vrijeme to se može prevladati dodavanjem više lužine, ali na kraju nema veze - elektrolit će se stvrdnuti. O tome kako se boriti protiv toga, pogledajte druge stranice na ovoj stranici, počevši od stranice o UTE.Općenito govoreći, možete koristiti NaOH, unatoč ovom problemu, o čemu je Jaco pisao u svom patentu. Jer postoje načini za proizvodnju NaOH iz Na2CO3. Na primjer, istiskivanje živim vapnom prema reakciji Na2CO3+CaOH=2NaOH+CaCO3, nakon čega se CaCO3 može kalcinirati i ponovno dobiti CaO. Istina, ova metoda je vrlo energetski intenzivna i ukupna učinkovitost elementa će jako pasti, a složenost će se povećati. Stoga mislim da ipak treba tražiti stabilan sastav elektrolita, koji je pronađen u SARA-i. Sasvim je moguće da se to može učiniti pronalaskom SARA patentnih prijava u bazi podataka Ureda za patente SAD-a (http://www.uspto.gov), pogotovo jer su s vremenom mogle postati već izdani patenti. Ali još nisam stigao do toga. Zapravo, sama ideja pojavila se tek tijekom pripreme ovih materijala. Navodno ću to učiniti uskoro.
Rezultati, razmišljanja i zaključci
Ovdje se mogu malo ponoviti. Možete početi ne sa srebrom, već odmah sa željezom. Kad sam pokušao upotrijebiti varalicu
od nehrđajućeg čelika, meni se loše pokazao. Sada razumijem da je prvi razlog tome niska temperatura i veliki razmak između elektroda. U svom članku, Jacques piše da je loša izvedba sa željezom posljedica činjenice da ulje gori na željezo i formira se druga ugljična elektroda, tako da morate vrlo pažljivo očistiti glačalo od najmanjih tragova ulja, a također koristiti željezo
niske razine ugljika. Možda je tako, ali ipak mislim da postoji neki drugi, važniji razlog. Željezo je element promjenjive valencije. Otapa se i stvara "kratki spoj". Tome u prilog ide i promjena boje. Pri uporabi srebra boja elektrolita se ne mijenja (srebro je najotporniji metal na djelovanje rastaljenih lužina). Na
Pri korištenju željeza elektrolit postaje smeđi. Kada koristite srebro, napon otvorenog kruga doseže 0,9 V ili više. Kod željeza je to znatno manje (ne sjećam se točno, ali ne više od 0,6V) Što se tiče željeza koje treba koristiti da bi sve dobro radilo pogledajte na drugim stranicama. Još malo o vodenoj pari o kojoj piše SARA. S jedne strane, to je dobro za sve (u teoriji): sprječava da željezo ode u otopinu (poznata je reakcija razgradnje ferata alkalnih metala s vrućom vodom, nešto poput Na2FeO4+H2O=2NaOH+Fe2O3) i čini se da pomiče ravnoteža u lošoj bočnoj reakciji . Potražio sam termodinamiku reakcije NaOH+CO2=Na2CO3+H2O koristeći online program F*A*C*T (http://www.crct.polymtl.ca/FACT/index.php) Na svim temperaturama, ravnoteža u njemu vrlo je snažno pomaknuta udesno, tj. malo je vjerojatno da će voda značajno istisnuti ugljikov dioksid iz svog spoja s natrijevim oksidom. Moguće je da se situacija promijeni u leguri NaOH-Na2CO3 ili da se stvori nekakva vodena otopina, ali ne znam kako to otkriti. Mislim da je u ovom slučaju praksa kriterij istine.
Glavna stvar s kojom se možete susresti pri izvođenju pokusa s parom je kondenzacija. Ako negdje usput od mjesta gdje voda ulazi u zračnu magistralu temperatura bilo kojeg zida padne ispod 100C, voda se može kondenzirati, a zatim uz strujanje zraka ući u lužinu u obliku kapljice. To je vrlo opasno i treba ga izbjegavati pod svaku cijenu. Ono što je posebno opasno je to što temperaturu zidova nije tako lako izmjeriti. Ja osobno nisam ništa pokušao učiniti s parom.
Općenito, naravno, takve radove morate obaviti ne u stanu, već barem u seoskoj kući i odmah napraviti veći element. Da biste to učinili, naravno, trebat će vam veća peć za pečenje, veća "peć" za zagrijavanje elementa i više polaznih materijala. Ali bit će mnogo prikladnije raditi sa svim detaljima. To se posebno odnosi na strukturu samog elementa, koji nisam imao poklopac. Izrada velikog poklopca mnogo je lakša od izrade malog.
O srebru. Srebro, naravno, nije tako jeftino. Ali ako srebrnu elektrodu učinite dovoljno tankom, tada srebrna ćelija može postati isplativa. Na primjer, recimo da smo uspjeli napraviti elektrodu debljine 0,1 mm. S obzirom na plastičnost i savitljivost srebra, to će biti jednostavno (srebro se može provući kroz valjke u vrlo tanku foliju, čak sam i to htio napraviti, ali nije bilo valjaka). S gustoćom od oko 10 g/cm^3, jedan kubični centimetar srebra košta otprilike 150 rubalja. To će dati 100 kvadratnih centimetara površine elektrode. Možete dobiti 200cm^2 ako uzmete dva ravna ugljena i stavite srebrnu ploču između njih. Sa specifičnom snagom od 0,025 W/cm^2 koju sam postigao, snaga je 5 vata ili 30 rubalja po vatu, odnosno 30 000 rubalja po kilovatu. Zbog jednostavnosti dizajna, možete očekivati da će preostale komponente kilovatnog elementa (štednjak, zračna pumpa) biti znatno jeftinije. Tijelo može biti izrađeno od porculana, koji je relativno otporan na lužinu. Rezultat neće biti preskup, čak ni u usporedbi s benzinskim elektranama male snage. A solarni paneli s vjetrenjačama i termoelektrični generatori počivaju daleko iza. Da biste dodatno smanjili cijenu, možete pokušati napraviti posudu od posrebrenog bakra. U tom će slučaju sloj srebra biti 100-1000 puta tanji. Istina, moji eksperimenti sa žlicom od kupronikla završili su neuspješno, pa nije jasno koliko će srebrni premaz biti izdržljiv. Odnosno, čak i korištenje srebra otvara prilično dobre izglede. Jedino što ovdje može zakazati je ako srebro nije dovoljno čvrsto.
Više o materijalima slučaja. Navodno su natrijevi peroksidi, primjerice Na2O2, koji bi se trebali pojaviti kada se zrak upuhuje u NaOH, od velike važnosti tijekom rada elementa. Na visokim temperaturama peroksid nagriza gotovo sve tvari. Provedeni su pokusi za mjerenje gubitka težine s loncima izrađenim od različitih materijala koji sadrže rastaljeni natrijev peroksid. Cirkonij se pokazao najotpornijim, zatim željezo, zatim nikal, pa porculan. Srebro nije uspjelo među prva četiri. Nažalost, ne sjećam se točno koliko je srebro stabilno. Tamo je također pisano o dobroj otpornosti Al2O3 i MgO. Ali drugo mjesto, koje zauzima željezo, ulijeva optimizam.
To je zapravo sve.
Želio bih vas odmah upozoriti da ova tema nije u potpunosti tema Habra, ali u komentarima na post o elementu razvijenom na MIT-u, činilo se da je ideja podržana, pa ću u nastavku opisati neka razmišljanja o biogorivu elementi.
Rad na kojem je pisana ova tema izradio sam u 11. razredu, te je zauzeo drugo mjesto na međunarodnoj konferenciji INTEL ISEF.
Gorivna ćelija je kemijski izvor struje u kojem se kemijska energija redukcijskog agensa (goriva) i oksidacionog agensa, kontinuirano i odvojeno dovedena do elektroda, izravno pretvara u električnu energiju
energije. Shematski dijagram gorive ćelije (FC) prikazan je u nastavku:
Goriva ćelija sastoji se od anode, katode, ionskog vodiča, anodne i katodne komore. Trenutačno snaga biogorivnih ćelija nije dovoljna za korištenje u industrijskim razmjerima, ali BFC-i male snage mogu se koristiti u medicinske svrhe kao osjetljivi senzori budući da je snaga struje u njima proporcionalna količini goriva koje se obrađuje.
Do danas je predložen veliki broj konstrukcijskih varijanti gorivih ćelija. U svakom konkretnom slučaju izvedba gorive ćelije ovisi o namjeni gorive ćelije, vrsti reagensa i ionskog vodiča. Posebnu skupinu čine biogorivne ćelije koje koriste biološke katalizatore. Važna značajka razlikovanja bioloških sustava je njihova sposobnost da selektivno oksidiraju različita goriva na niskim temperaturama.
U većini slučajeva u bioelektrokatalizi se koriste imobilizirani enzimi, tj. enzimi izolirani iz živih organizama i fiksirani na nosač, ali zadržavaju katalitičku aktivnost (djelomično ili potpuno), što im omogućuje ponovnu upotrebu. Razmotrimo primjer ćelije biogoriva u kojoj je enzimska reakcija spojena s reakcijom elektrode pomoću posrednika. Shema biogorivne ćelije na bazi glukoza-oksidaze:
Ćelija za biogorivo sastoji se od dvije inertne elektrode izrađene od zlata, platine ili ugljika, uronjene u pufersku otopinu. Elektrode su odvojene membranom za ionsku izmjenu: anodni odjeljak se pročišćava zrakom, katodni odjeljak dušikom. Membrana omogućuje prostorno odvajanje reakcija koje se odvijaju u elektrodnim odjeljcima ćelije, a istovremeno osigurava izmjenu protona među njima. Membrane različitih tipova pogodnih za biosenzore proizvode u Velikoj Britaniji mnoge tvrtke (VDN, VIROKT).
Uvođenje glukoze u ćeliju biogoriva koja sadrži glukoznu oksidazu i topljivi medijator na 20 °C rezultira protokom elektrona od enzima do anode kroz medijator. Elektroni putuju vanjskim strujnim krugom do katode, gdje se u idealnim uvjetima stvara voda u prisutnosti protona i kisika. Rezultirajuća struja (u nedostatku zasićenja) proporcionalna je dodatku komponente koja određuje brzinu (glukoze). Mjerenjem stacionarnih struja možete brzo (5 s) odrediti čak i niske koncentracije glukoze - do 0,1 mM. Kao senzor, opisana biogorivna ćelija ima određena ograničenja povezana s prisutnošću posrednika i određenim zahtjevima za kisikovu katodu i membranu. Potonji mora zadržati enzim i istovremeno omogućiti prolaz komponentama niske molekularne težine: plin, medijator, supstrat. Membrane za ionsku izmjenu općenito zadovoljavaju ove zahtjeve, iako njihova difuzijska svojstva ovise o pH puferske otopine. Difuzija komponenti kroz membranu dovodi do smanjenja učinkovitosti prijenosa elektrona zbog nuspojava.
Danas postoje laboratorijski modeli gorivih ćelija s enzimskim katalizatorima, čije karakteristike ne zadovoljavaju zahtjeve njihove praktične primjene. Glavni napori u sljedećih nekoliko godina bit će usmjereni na rafiniranje biogorivnih ćelija, a daljnje primjene biogorivnih ćelija bit će više vezane uz medicinu, na primjer: implantabilna biogorivna ćelija koja koristi kisik i glukozu.
Kod primjene enzima u elektrokatalizi glavni problem koji treba riješiti je problem sprezanja enzimske reakcije s elektrokemijskom, odnosno osiguravanja učinkovitog transporta elektrona od aktivnog centra enzima do elektrode, što se može postići sljedeće načine:
1. Prijenos elektrona iz aktivnog središta enzima na elektrodu pomoću niskomolekularnog nosača – medijatora (medijatorska bioelektrokataliza).
2. Izravna, izravna oksidacija i redukcija aktivnih mjesta enzima na elektrodi (izravna bioelektrokataliza).
U ovom slučaju, posredničko spajanje enzimskih i elektrokemijskih reakcija može se izvesti na četiri načina:
1) enzim i medijator su u masi otopine i medijator difundira na površinu elektrode;
2) enzim je na površini elektrode, a medijator je u volumenu otopine;
3) enzim i medijator su imobilizirani na površini elektrode;
4) medijator je ušiven na površinu elektrode, a enzim je u otopini.
U ovom radu lakaza je poslužila kao katalizator katodne reakcije redukcije kisika, a glukoza oksidaza (GOD) kao katalizator anodne reakcije oksidacije glukoze. Enzimi su korišteni kao dio kompozitnih materijala čija je izrada jedna od najvažnijih faza u stvaranju biogorivnih ćelija koje ujedno služe i kao analitički senzor. U tom slučaju biokompozitni materijali moraju osigurati selektivnost i osjetljivost za određivanje supstrata te istovremeno imati visoku bioelektrokatalitičku aktivnost, približavajući se enzimskoj aktivnosti.
Lakaza je oksidoreduktaza koja sadrži Cu, čija je glavna funkcija u prirodnim uvjetima oksidacija organskih supstrata (fenola i njihovih derivata) s kisikom, koji se reducira u vodu. Molekularna težina enzima je 40 000 g/mol.
Do danas je pokazano da je lakaza najaktivniji elektrokatalizator redukcije kisika. U njegovoj prisutnosti na elektrodi u atmosferi kisika uspostavlja se potencijal blizak ravnotežnom potencijalu kisika, a redukcija kisika dolazi izravno u vodu.
Kao katalizator za katodnu reakciju (redukcija kisika) korišten je kompozitni materijal na bazi lakaze, acetilenske čađe AD-100 i Nafiona. Posebnost kompozita je njegova struktura, koja osigurava orijentaciju molekule enzima u odnosu na matricu koja vodi elektron, neophodnu za izravan prijenos elektrona. Specifična bioelektrokatalitička aktivnost lakaze u kompozitnim pristupima koji se promatraju u enzimskoj katalizi. Metoda spajanja enzimatskih i elektrokemijskih reakcija u slučaju lakaze, tj. metoda prijenosa elektrona sa supstrata kroz aktivno središte enzima lakaze na elektrodu – izravna bielektrokataliza.
Glukoza oksidaza (GOD) je enzim iz klase oksidoreduktaza, ima dvije podjedinice od kojih svaka ima svoj aktivni centar - (flavin adenin dinukleotid) FAD. GOD je enzim selektivan za donora elektrona, glukozu, i može koristiti mnoge supstrate kao akceptore elektrona. Molekularna težina enzima je 180 000 g/mol.
U ovom radu koristili smo kompozitni materijal na bazi GOD-a i ferocena (FC) za anodnu oksidaciju glukoze posredničkim mehanizmom. Kompozitni materijal uključuje GOD, visoko dispergirani koloidni grafit (HCG), Fc i Nafion, koji su omogućili dobivanje elektron vodljive matrice s visoko razvijenom površinom, osigurali učinkovit transport reagensa u reakcijsku zonu i stabilne karakteristike kompozita. materijal. Metoda spajanja enzimskih i elektrokemijskih reakcija, tj. osiguravajući učinkovit transport elektrona od aktivnog centra GOD do elektrode medijatora, dok su enzim i medijator imobilizirani na površini elektrode. Kao posrednik – akceptor elektrona korišten je ferocen. Kada se organski supstrat, glukoza, oksidira, ferocen se reducira i potom oksidira na elektrodi.
Ako je netko zainteresiran, mogu detaljno opisati postupak dobivanja premaza elektroda, ali za to je bolje pisati u osobnoj poruci. A u temi ću jednostavno opisati dobivenu strukturu.
1. AD-100.
2. lakaza.
3. hidrofobna porozna podloga.
4. Nafion.
Nakon što su elektori primljeni, prešlo se izravno na eksperimentalni dio. Ovako je izgledala naša radna ćelija:
1. Ag/AgCl referentna elektroda;
2. radna elektroda;
3. pomoćna elektroda - Rt.
U pokusu s glukoza-oksidazom - pročišćavanje argonom, s lakazom - kisikom.
Redukcija kisika na čađi u nedostatku lakaze događa se pri potencijalima ispod nule i odvija se u dva stupnja: posrednim stvaranjem vodikovog peroksida. Na slici je prikazana polarizacijska krivulja elektroredukcije kisika lakazom imobiliziranom na AD-100, dobivena u atmosferi kisika u otopini pH 4,5. Pod tim uvjetima uspostavlja se stacionarni potencijal blizu ravnotežnog potencijala kisika (0,76 V). Pri katodnom potencijalu od 0,76 V uočava se katalitička redukcija kisika na enzimskoj elektrodi, koja se odvija mehanizmom izravne bioelektrokatalize izravno u vodu. U području potencijala ispod katode od 0,55 V na krivulji se uočava plato koji odgovara graničnoj kinetičkoj struji redukcije kisika. Granična vrijednost struje bila je oko 630 μA/cm2.
Elektrokemijsko ponašanje kompozitnog materijala na bazi GOD Nafiona, ferocena i VKG proučavano je cikličkom voltametrijom (CV). Stanje kompozitnog materijala u odsutnosti glukoze u otopini fosfatnog pufera praćeno je pomoću krivulja naboja. Na krivulji naboja pri potencijalu (–0,40) V uočavaju se maksimumi vezani uz redoks transformacije aktivnog centra GOD - (FAD), a pri 0,20-0,25 V maksimumi oksidacije i redukcije ferocena.
Iz dobivenih rezultata proizlazi da na temelju katode s lakazom kao katalizatorom za reakciju kisika, te anode na bazi glukoza-oksidaze za oksidaciju glukoze, postoji temeljna mogućnost stvaranja biogorivne ćelije. Istina, na tom putu postoje mnoge prepreke, na primjer, vrhovi aktivnosti enzima opažaju se na različitim razinama pH. To je dovelo do potrebe za dodavanjem membrane za ionsku izmjenu BFC-u.Membrana omogućuje prostorno odvajanje reakcija koje se odvijaju u odjeljcima elektrode ćelije, a istovremeno osigurava izmjenu protona između njih. Zrak ulazi u odjeljak anode.
Uvođenje glukoze u ćeliju biogoriva koja sadrži glukoznu oksidazu i medijator rezultira protokom elektrona od enzima do anode kroz medijator. Elektroni putuju vanjskim strujnim krugom do katode, gdje se u idealnim uvjetima stvara voda u prisutnosti protona i kisika. Rezultirajuća struja (u nedostatku zasićenja) proporcionalna je dodatku komponente koja određuje brzinu, glukoze. Mjerenjem stacionarnih struja možete brzo (5 s) odrediti čak i niske koncentracije glukoze - do 0,1 mM.
Nažalost, nisam uspio dovesti ideju ovog BFC-a u praktičnu primjenu, jer Odmah nakon 11. razreda krenula sam učiti za programera, što i danas marljivo radim. Hvala svima koji su ga dovršili.
Vlasnici patenta RU 2379795:
Izum se odnosi na alkoholne gorive ćelije s izravnim djelovanjem koje koriste čvrste kisele elektrolite i katalizatore za unutarnji reforming. Tehnički rezultat izuma je povećanje specifične snage i napona elementa. Prema izumu, gorivna ćelija uključuje anodu, katodu, kruti kiseli elektrolit, plinski difuzijski sloj i unutarnji katalizator za reformu. Unutarnji reforming katalizator može biti bilo koji odgovarajući reformer i nalazi se uz anodu. U ovoj konfiguraciji, toplina nastala u egzotermnim reakcijama na katalizatoru u gorivoj ćeliji i omsko zagrijavanje elektrolita gorivne ćelije pokretačka su snaga za endotermnu reakciju reformiranja goriva pretvarajući alkoholno gorivo u vodik. Može se koristiti bilo koje alkoholno gorivo, poput metanola ili etanola. 5 n. i 20 plaća f-ly, 4 ilustr.
Područje tehnologije
Izum se odnosi na direktne alkoholne gorivne ćelije koje koriste krute kisele elektrolite.
Vrhunac umjetnosti
Alkoholi su nedavno podvrgnuti intenzivnim istraživanjima kao potencijalna goriva. Osobito poželjna goriva su alkoholi poput metanola i etanola jer imaju energetsku gustoću pet do sedam puta veću od one standardnog komprimiranog vodika. Na primjer, jedna litra metanola energetski je ekvivalentna 5,2 litre vodika komprimiranog na 320 atm. Osim toga, jedna litra etanola energetski je ekvivalentna 7,2 litre vodika komprimiranog na 350 atm. Takvi alkoholi su također poželjni jer su laki za rukovanje, skladištenje i transport.
Metanol i etanol bili su predmet mnogih istraživanja iz perspektive alkoholnog goriva. Etanol se može proizvesti fermentacijom biljaka koje sadrže šećer i škrob. Metanol se može proizvesti rasplinjavanjem drva ili drvnog/žitarnog otpada (slama). Međutim, sinteza metanola je učinkovitija. Ti su alkoholi, između ostalog, obnovljivi izvori i stoga se vjeruje da igraju važnu ulogu u smanjenju emisije stakleničkih plinova i smanjenju ovisnosti o fosilnim gorivima.
Gorivne ćelije su predložene kao uređaji koji pretvaraju kemijsku energiju takvih alkohola u električnu energiju. U tom smislu, gorivne ćelije s direktnim alkoholom koje imaju polimerne elektrolitske membrane podvrgnute su intenzivnom istraživanju. Konkretno, istraživanje se usredotočilo na gorive ćelije s izravnim metanolom i gorive ćelije s izravnim etanolom. Međutim, istraživanja gorivnih ćelija s izravnim etanolom bila su ograničena zbog relativnih poteškoća oksidacije etanola u usporedbi s oksidacijom metanola.
Unatoč ovim opsežnim istraživačkim naporima, izvedba izravnih alkoholnih gorivih ćelija ostaje nezadovoljavajuća, uglavnom zbog kinetičkih ograničenja nametnutih elektrodnim katalizatorima. Na primjer, tipične gorivne ćelije s direktnim metanolom imaju gustoću snage od približno 50 mW/cm 2 . Postignute su veće gustoće snage, kao što je 335 mW/cm2, ali samo pod izuzetno teškim uvjetima (Nafion®, 130°C, 5 atm kisika i 1 M metanol za protok od 2 cc/min pri tlaku od 1,8 atm ). Slično tome, izravna goriva ćelija s etanolom ima gustoću snage od 110 mW/cm2 pod sličnim ekstremno teškim uvjetima (Nafion® - silika, 140°C, anoda 4 atm, kisik 5,5 atm). U skladu s tim, postoji potreba za izravnim alkoholnim gorivim ćelijama koje imaju visoke gustoće snage u odsutnosti takvih ekstremnih uvjeta.
Sažetak izuma
Predmetni izum odnosi se na alkoholne gorive ćelije koje sadrže krute kisele elektrolite i koriste katalizator za unutarnji reforming. Goriva ćelija općenito uključuje anodu, katodu, čvrsti kiseli elektrolit i unutarnji reformer. Reformator osigurava reformiranje alkoholnog goriva za proizvodnju vodika. Pokretačka snaga za reakciju reforminga je toplina koja se stvara tijekom egzotermnih reakcija u gorivnoj ćeliji.
Korištenje čvrstih kiselih elektrolita u gorivnoj ćeliji omogućuje postavljanje reformatora neposredno uz anodu. Prije se to nije smatralo mogućim zbog povišenih temperatura potrebnih za učinkovito funkcioniranje poznatih materijala za reformiranje i toplinske osjetljivosti tipičnih polimernih elektrolitnih membrana. Međutim, u usporedbi s konvencionalnim polimernim elektrolitnim membranama, kruti kiseli elektroliti mogu izdržati puno više temperature, što omogućuje postavljanje reformatora uz anodu i stoga blizu elektrolita. U ovoj konfiguraciji, otpadnu toplinu koju stvara elektrolit apsorbira reformer i služi kao pokretačka snaga za endotermnu reakciju reformiranja.
Kratak opis crteža
Ove i druge značajke i prednosti ovog izuma će se bolje razumjeti pozivanjem na sljedeći detaljan opis uzet zajedno s pratećim crtežima, u kojima:
Slika 1 je shematski prikaz gorive ćelije prema jednoj izvedbi ovog izuma;
Slika 2 je grafička usporedba krivulja između gustoće snage i napona ćelije za gorive ćelije dobivene u skladu s Primjerima 1 i 2 i Usporednim Primjerom 1;
Slika 3 je grafička usporedba krivulja gustoća snage-napon ćelija za gorive ćelije dobivena u skladu s Primjerima 3, 4 i 5 i Usporednim primjerom 2; I
Slika 4 je grafička usporedba krivulja gustoće snage u odnosu na napon ćelije za gorive ćelije dobivene u skladu s usporednim primjerima 2 i 3.
Detaljan opis izuma
Predmetni izum odnosi se na gorive ćelije s direktnim alkoholom koje sadrže krute kisele elektrolite i koriste katalizator za internu reformu u fizičkom kontaktu sa sklopom membranske elektrode (MEA) dizajniranom za reformu alkoholnog goriva za proizvodnju vodika. Kao što je gore navedeno, izvedba gorivih ćelija, koje pretvaraju kemijsku energiju u alkoholima izravno u električnu energiju, ostaje nezadovoljavajuća zbog kinetičkih ograničenja koja nameću katalizatori elektroda gorivih ćelija. Međutim, dobro je poznato da su ta kinetička ograničenja značajno smanjena kada se koristi vodikovo gorivo. Sukladno tome, ovaj izum koristi katalizator reformiranja ili reformator dizajniran za reformiranje alkoholnog goriva za proizvodnju vodika, čime se smanjuju ili eliminiraju kinetička ograničenja povezana s alkoholnim gorivom. Alkoholna goriva su reformirana parom prema sljedećim primjerima reakcija:
Metanol u vodik: CH3OH + H2O → 3H2 + CO2;
Etanol u vodik: C2H5OH+3H2O→6H2+2CO2.
Međutim, reakcija reforminga je visoko endotermna. Stoga, da bi se dobila pokretačka snaga za reakciju reformiranja, reformer se mora zagrijati. Potrebna količina topline obično je približno 59 kJ po molu metanola (što odgovara izgaranju približno 0,25 mola vodika) i približno 190 kJ po molu etanola (ekvivalentno izgaranju približno 0,78 mola vodika).
Kao rezultat prolaska električne struje tijekom rada gorivih ćelija stvara se otpadna toplina čije je učinkovito odvođenje problematično. Međutim, stvaranje te otpadne topline čini postavljanje reformatora neposredno uz gorivu ćeliju prirodnim izborom. Ova konfiguracija omogućuje dovod vodika iz reformatora u gorivu ćeliju i hladi gorivu ćeliju, te omogućuje gorivoj ćeliji da zagrijava reformer i daje pokretačku silu za reakcije u njemu. Ova se konfiguracija koristi u rastaljenim karbonatnim gorivim ćelijama i za reakcije reformiranja metana koje se odvijaju na približno 650°C. Međutim, reakcije alkoholnog reformiranja općenito se odvijaju na temperaturama u rasponu od oko 200°C do oko 350°C, a još uvijek nije razvijena prikladna goriva ćelija koja koristi alkoholni reforming.
Predmetni izum odnosi se na takvu gorivu ćeliju koja koristi reforming alkohola. Kao što je prikazano na SLICI 1, goriva ćelija 10 u skladu s ovim izumom općenito uključuje prvi kolektor struje/plinski difuzijski sloj 12, anodu 12a, drugi strujni kolektor/plinski difuzijski sloj 14, katodu 14a, elektrolit 16, i katalizator unutrašnjeg reformiranja 18. Katalizator unutrašnjeg reformiranja 18 smješten uz anodu 12a. Točnije, katalizator reforminga 18 je postavljen između prvog sloja difuzije plina 12 i anode 12a. Može se koristiti bilo koji poznati pogodni katalizator za reformiranje 18. Neograničavajući primjeri pogodnih katalizatora za reformiranje uključuju smjese Cu-Zn-Al oksida, smjese Cu-Co-Zn-Al oksida i smjese Cu-Zn-Al-Zr oksida.
Može se koristiti bilo koje alkoholno gorivo poput metanola, etanola i propanola. Osim toga, dimetil eter se može koristiti kao gorivo.
Povijesno gledano, ova se konfiguracija nije smatrala mogućom za alkoholne gorive ćelije zbog endotermne prirode reakcije reforminga i osjetljivosti elektrolita na toplinu. Tipične alkoholne gorivne ćelije koriste polimerne elektrolitske membrane koje ne mogu izdržati toplinu potrebnu da osiguraju pogonsku snagu katalizatora reformiranja. Međutim, elektroliti korišteni u gorivim ćelijama ovog izuma sadrže čvrste kisele elektrolite, kao što su oni opisani u U.S. patentu br. 6,468,684 pod naslovom PROTON VODILNA MEMBRANA KORIŠĆENJEM ČVRSTE KISELINE, čiji je cijeli sadržaj uključen ovdje referencom, i na u isto vrijeme U.S. patentna prijava na čekanju serijski br. 10/139043 pod naslovom PROTONSKA VODLJIVA MEMBRANA KORIŠTENJEM ČVRSTE KISELINE, čiji je cijeli sadržaj također uključen ovdje referencom. Jedan neograničavajući primjer čvrste kiseline pogodne za upotrebu kao elektrolita u ovom izumu je CsH2PO4. Čvrsti kiseli elektroliti korišteni u gorivim ćelijama ovog izuma mogu izdržati mnogo više temperature, što omogućuje postavljanje katalizatora za reformiranje izravno uz anodu. Osim toga, endotermna reakcija reforminga troši toplinu generiranu egzotermnim reakcijama u gorivnoj ćeliji, tvoreći toplinski uravnotežen sustav.
Ove čvrste kiseline se koriste u svojim superprotonskim fazama i djeluju kao membrane koje provode proton u temperaturnom rasponu od oko 100°C do oko 350°C. Gornja granica ovog temperaturnog raspona idealna je za reforming metanola. Da bi se osiguralo stvaranje topline dovoljno da se osigura pogonska snaga za reakciju reforminga, i da se osigura protonska vodljivost čvrstog kiselog elektrolita, goriva ćelija ovog izuma poželjno radi na temperaturama u rasponu od oko 100°C do oko 500°C. Međutim, poželjnije je raditi s gorivnom ćelijom na temperaturama u rasponu od oko 200°C do oko 350°C. Osim značajnog poboljšanja performansi alkoholnih gorivih ćelija, relativno visoke radne temperature alkoholnih gorivih ćelija iz izuma mogu omogućiti zamjenu skupih metalnih katalizatora kao što su Pt/Ru i Pt na anodi i katodi, s manje skupi katalizatorski materijali.
Sljedeći primjeri i usporedni primjeri ilustriraju superiorne karakteristike performansi alkoholnih gorivih ćelija izuma. Međutim, ovi primjeri su prikazani samo u svrhu ilustracije i ne bi se trebali tumačiti kao ograničavanje izuma na ove primjere.
Primjer 1: Goriva ćelija s metanolom
Kao anodni elektrokatalizator korišteno je 13 mg/cm2 Pt/Ru. Cu (30% wt.) - Zn (20% wt.) - Al korišten je kao katalizator za unutarnji reforming. Kao katodni elektrokatalizator korišteno je 15 mg/cm 2 Pt. Kao elektrolit korištena je membrana CsH 2 PO 4 debljine 160 μm. Smjese metanola i vode pretvorene u paru dovedene su u anodni prostor brzinom protoka od 100 μL/min. 30% ovlaženog kisika dovedeno je na katodu pri protoku od 50 cm3/min (standardna temperatura i tlak). Omjer metanol:voda bio je 25:75. Temperatura elementa je postavljena na 260°C.
Primjer 2: Goriva ćelija s etanolom
Kao anodni elektrokatalizator korišteno je 13 mg/cm2 Pt/Ru. Cu (30% wt.) - Zn (20% wt.) - Al korišten je kao katalizator za unutarnji reforming. Kao katodni elektrokatalizator korišteno je 15 mg/cm 2 Pt. Kao elektrolit korištena je membrana CsH 2 PO 4 debljine 160 μm. Smjese etanola i vode pretvorene u paru dovedene su u anodni prostor brzinom protoka od 100 μL/min. 30% ovlaženog kisika dovedeno je na katodu pri protoku od 50 cm3/min (standardna temperatura i tlak). Omjer etanol:voda bio je 15:85. Temperatura elementa je postavljena na 260°C.
Usporedni primjer 1 - Goriva ćelija koja koristi čisti H 2
Kao anodni elektrokatalizator korišteno je 13 mg/cm2 Pt/Ru. Kao katodni elektrokatalizator korišteno je 15 mg/cm 2 Pt. Kao elektrolit korištena je membrana CsH 2 PO 4 debljine 160 μm. 3% ovlaženi vodik doveden je u anodni prostor brzinom protoka od 100 μL/min. 30% ovlaženog kisika dovedeno je na katodu pri protoku od 50 cm3/min (standardna temperatura i tlak). Temperatura elementa je postavljena na 260°C.
Slika 2 prikazuje krivulje odnosa između specifične snage i napona ćelije za primjere 1 i 2 i usporedni primjer 1. Kao što je prikazano, za gorivnu ćeliju s metanolom (primjer 1) postiže se vršna gustoća snage od 69 mW/cm 2, za ćelija gorive ćelije na etanol (primjer 2) postiže vršnu gustoću snage od 53 mW/cm2, a za vodikovu gorivnu ćeliju (usporedni primjer 1) postiže se vršna gustoća snage od 80
mW/cm2. Ovi rezultati pokazuju da su gorivne ćelije dobivene u skladu s Primjerom 1 i Usporednim primjerom 1 vrlo slične, što ukazuje da metanolna gorivna ćelija koja ima reformer pokazuje performanse gotovo jednako dobre kao i vodikova gorivna ćelija, što je značajno poboljšanje. Međutim, kao što je prikazano u sljedećim primjerima i usporednim primjerima, smanjenjem debljine elektrolita postiže se dodatno povećanje gustoće snage.
Goriva ćelija proizvedena je taloženjem CsH 2 PO 4 u suspenziji na poroznu podlogu od nehrđajućeg čelika, koja je služila i kao sloj za difuziju plina i kao sakupljač struje. Sloj katodnog elektrokatalizatora prvo je nanesen na sloj plinske difuzije, a zatim je zbijen prije nanošenja sloja elektrolita. Nakon toga je nanesen sloj anodnog elektrokatalizatora, nakon čega je postavljena druga elektroda za difuziju plina kao završni sloj strukture.
Mješavina CsH 2 PO 4 , Pt (50 atomskih wt %) Ru, Pt (40 wt %) - Ru (20 wt %) nanesenih na C (40 wt %) i naftalena korištena je kao anodna elektroda. Omjer komponenata u smjesi CsH 2 PO 4:Pt-Ru:Pt-Ru-C:naftalen bio je 3:3:1:0,5 (tež.). Smjesa je korištena u ukupnoj količini od 50 mg. Opterećenja Pt i Ru bila su 5,6 mg/cm2 odnosno 2,9 mg/cm2. Površina anodne elektrode bila je 1,74 cm 2 .
Kao katodna elektroda korištena je mješavina CsH 2 PO 4 , Pt, Pt (50 tež. %) nanesenog na C (50 tež. %) i naftalena. Omjer komponenata u smjesi CsH 2 PO 4:Pt:Pt-C:naftalen bio je 3:3:1:1 (tež.). Smjesa je korištena u ukupnoj količini od 50 mg. Pt opterećenja su bila 7,7 mg/cm2. Površina katode bila je 2,3-2,9 cm 1 .
Kao katalizator reforminga korišten je CuO (30 tež. %) - ZnO (20 tež. %) - Al 2 O 3, odnosno CuO (31 mol. %) - ZnO (16 mol. %) - Al 2 O 3 . Katalizator za reforming pripremljen je metodom koprecipitacije pomoću otopine bakrenog, cinkovog i aluminijevog nitrata (ukupna koncentracija metala bila je 1 mol/L) i vodene otopine natrijevih karbonata (1,1 mol/L). Talog je ispran deioniziranom vodom, filtriran i sušen na zraku na 120°C 12 sati. Osušeni prah u količini od 1 g lagano je prešan na debljinu od 3,1 mm i promjer od 15,6 mm, a zatim kalciniran na 350°C 2 sata.
Kao elektrolit korištena je membrana CsH 2 PO 4 debljine 47 μm.
Otopina metanol-voda (43% vol. ili 37% wt. ili 25% mol. ili 1,85 M metanol) je stavljena kroz stakleni isparivač (200°C) pri brzini protoka od 135 μL/min. Temperatura elementa je postavljena na 260°C.
Goriva ćelija je pripremljena u skladu s gornjim primjerom 3, osim što nije smjesa metanol-voda, već smjesa etanol-voda (36% vol. ili 31% wt.) uvedena kroz isparivač (200°C) na protok od 114 μl/min ili 15 mol.%, ili 0,98 M etanola).
Goriva ćelija je pripremljena u skladu s gornjim primjerom 3, osim što je pri brzini protoka od 100 μL/min, umjesto smjese metanol-voda, votka (Absolut Vodka, Švedska) (40 % vol. ili 34 % wt., ili 17% mol).etanol).
Usporedni primjer 2
Goriva ćelija je pripremljena u skladu s gornjim primjerom 3, osim što je umjesto smjese metanol-voda korišten osušeni vodik u količini od 100 standardnih kubičnih centimetara po minuti, ovlažen vrućom vodom (70°C).
Usporedni primjer 3
Goriva ćelija je pripremljena u skladu s gornjim primjerom 3, osim što nije korišten katalizator za reformiranje i temperatura ćelije je postavljena na 240°C.
Usporedni primjer 4
Goriva ćelija je pripremljena u skladu s usporednim primjerom 2, osim što je temperatura ćelije postavljena na 240°C.
Slika 3 prikazuje krivulje gustoće snage u odnosu na napon ćelije za Primjere 3, 4 i 5 i Usporedni primjer 2. Kao što je prikazano, goriva ćelija s metanolom (Primjer 3) postigla je vršnu gustoću snage od 224 mW/cm2, što predstavlja značajno povećanje snage gustoće u usporedbi s gorivnom ćelijom dobivenom u skladu s primjerom 1 i koja ima mnogo gušći elektrolit. Ova goriva ćelija s metanolom također pokazuje dramatično poboljšanje performansi u usporedbi s gorivnim ćelijama s metanolom koje ne koriste unutarnji reformator, kao što je bolje prikazano na slici 4. Goriva ćelija s etanolom (Primjer 4) također pokazuje povećanu gustoću snage i napon ćelije u usporedbi s etanol gorive ćelije.imaju deblju elektrolitsku membranu (primjer 2). Međutim, pokazalo se da metanolska goriva ćelija (Primjer 3) ima bolje performanse od etanolske gorive ćelije (Primjer 4). Za gorivu ćeliju votke (primjer 5) postižu se gustoće snage usporedive s onima gorivne ćelije etanola. Kao što je prikazano na slici 3, metanolska gorivna ćelija (Primjer 3) pokazuje karakteristike performansi približno jednako dobre kao i vodikova gorivna ćelija (Usporedni primjer 2).
Slika 4 prikazuje krivulje gustoće snage u odnosu na napon ćelije za usporedne primjere 3 i 4. Kao što je prikazano, metanolna goriva ćelija bez reformatora (usporedni primjer 3) postiže gustoće snage koje su znatno niže od onih postignutih za vodikove gorive ćelije (usporedni primjer 4). Osim toga, slike 2, 3 i 4 pokazuju da se, u usporedbi s metanolnom gorivnom ćelijom bez reformatora (Usporedni primjer 3), postižu značajno veće gustoće snage za metanolne gorivne ćelije s reformatorom (Primjeri 1 i 3).
Prethodni opis je predstavljen da predstavi trenutno poželjna ostvarenja izuma. Stručnjaci relevantne tehnike i tehnologije na koje se ovaj izum odnosi će razumjeti da se promjene i modifikacije mogu napraviti na opisanim utjelovljenjima bez značajnog odstupanja od principa, opsega i duha ovog izuma. U skladu s tim, prethodni opis ne bi trebalo shvatiti da se odnosi samo na specifične opisane izvedbe, već bi se trebao razumjeti kao dosljedan i kao podrška sljedećim zahtjevima, koji sadrže najpotpuniji i najobjektivniji opseg izuma.
1. Gorivna ćelija koja uključuje: anodni elektrokatalitički sloj, katodni elektrokatalitički sloj, sloj elektrolita koji sadrži krutu kiselinu, sloj za difuziju plina i unutarnji katalizator za reformiranje koji se nalazi uz anodni elektrokatalitički sloj, tako da je katalizator za unutarnje reformiranje nalazi se između anodnog elektrokatalitičkog sloja i sloja za difuziju plina te je u fizičkom kontaktu s anodnim elektrokatalitičkim slojem.
2. Goriva ćelija prema zahtjevu 1, naznačena time što čvrsti kiseli elektrolit sadrži CsH2PO4.
3. Goriva ćelija prema zahtjevu 1, naznačena time što je katalizator za reformiranje odabran iz skupine koju čine smjese Cu-Zn-Al oksida, smjese Cu-Co-Zn-Al oksida i smjese Cu-Zn-Al-Zr oksida.
4. Metoda rada gorive ćelije, uključujući:
opskrba gorivom; i rad gorive ćelije na temperaturi u rasponu od oko 100°C do oko 500°C.
5. Metoda prema zahtjevu 4, naznačena time što je gorivo alkohol.
6. Metoda prema zahtjevu 4, naznačena time što je gorivo odabrano iz skupine koju čine metanol, etanol, propanol i dimetil eter.
7. Metoda prema zahtjevu 4, naznačena time, da goriva ćelija radi na temperaturi u rasponu od oko 200°C do oko 350°C.
8. Metoda prema zahtjevu 4, naznačena time što je katalizator reforminga odabran iz skupine koja se sastoji od smjesa Cu-Zn-Al oksida, smjesa Cu-Co-Zn-Al oksida i smjesa Cu-Zn-Al-Zr oksida.
9. Metoda prema zahtjevu 4, naznačena time što elektrolit sadrži čvrstu kiselinu.
10. Metoda prema zahtjevu 9, naznačena time što čvrsta kiselina sadrži CsH2P04.
11. Metoda rada gorive ćelije, uključujući:
stvaranje anodnog elektrokatalitičkog sloja;
stvaranje katodnog elektrokatalitičkog sloja;
formiranje sloja elektrolita koji sadrži čvrstu kiselinu;
stvaranje plinodifuzijskog sloja i
formiranje unutarnjeg katalizatora za reformiranje uz anodni elektrokatalitički sloj tako da je katalizator za unutarnje reformiranje smješten između anodnog elektrokatalitičkog sloja i sloja difuzije plina i u fizičkom je kontaktu s anodnim elektrokatalitičkim slojem;
opskrba gorivom; i rad gorive ćelije na temperaturi u rasponu od oko 200°C do oko 350°C.
12. Metoda prema zahtjevu 11, naznačena time što je gorivo alkohol.
13. Metoda prema zahtjevu 11, naznačena time što je gorivo odabrano iz skupine koju čine metanol, etanol, propanol i dimetil eter.
14. Metoda prema zahtjevu 11, naznačena time što je katalizator za reformiranje odabran iz skupine koja se sastoji od smjese Cu-Zn-Al oksida, smjese Cu-Co-Zn-Al oksida i smjese Cu-Zn-Al-Zr oksida .
15. Metoda prema zahtjevu 11, naznačena time što elektrolit sadrži čvrstu kiselinu.
16. Metoda prema zahtjevu 15, naznačena time što čvrsta kiselina sadrži CsH2P04.
17. Metoda rada gorive ćelije, uključujući:
stvaranje anodnog elektrokatalitičkog sloja;
stvaranje katodnog elektrokatalitičkog sloja;
formiranje sloja elektrolita koji sadrži čvrstu kiselinu;
stvaranje plinodifuzijskog sloja i
formiranje unutarnjeg katalizatora za reformiranje uz anodni elektrokatalitički sloj tako da je katalizator za unutarnje reformiranje smješten između anodnog elektrokatalitičkog sloja i sloja difuzije plina i u fizičkom je kontaktu s anodnim elektrokatalitičkim slojem;
opskrba alkoholnim gorivom; i rad gorive ćelije na temperaturi u rasponu od oko 100°C do oko 500°C.
18. Metoda prema zahtjevu 17, naznačena time što je gorivo odabrano iz skupine koju čine metanol, etanol, propanol i dimetil eter.
19. Metoda prema zahtjevu 17, naznačena time što goriva ćelija radi na temperaturi u rasponu od oko 200°C do oko 350°C.
20. Metoda prema zahtjevu 17, naznačena time što je katalizator za reformiranje odabran iz skupine koju čine smjese Cu-Zn-Al oksida, smjese Cu-Co-Zn-Al oksida i smjese Cu-Zn-Al-Zr oksida.
21. Metoda prema zahtjevu 17, naznačena time što čvrsti kiseli elektrolit sadrži CsH2P04.
22. Metoda rada gorive ćelije, uključujući:
stvaranje anodnog elektrokatalitičkog sloja;
stvaranje katodnog elektrokatalitičkog sloja;
formiranje sloja elektrolita koji sadrži čvrstu kiselinu;
stvaranje plinodifuzijskog sloja i
formiranje unutarnjeg katalizatora za reformiranje uz anodni elektrokatalitički sloj tako da je katalizator za unutarnje reformiranje smješten između anodnog elektrokatalitičkog sloja i sloja difuzije plina i u fizičkom je kontaktu s anodnim elektrokatalitičkim slojem;
opskrba alkoholnim gorivom; i rad gorive ćelije na temperaturi u rasponu od oko 200°C do oko 350°C.
Izum se odnosi na alkoholne gorivne ćelije izravnog djelovanja koje koriste krute kisele elektrolite i katalizatore za unutarnji reforming
-
Milano Metropolitan: karta, cijene ulaznica i korisni savjeti Koliko koštaju ulaznice?
-
Naučiti čitati Jeppesenove dijagrame - Vodič Instaliranje dodataka koji će značajno poboljšati grafiku i realističnost simulatora
-
Kada i u kojim slučajevima samostalni poduzetnik treba podnijeti nultu deklaraciju?
-
Što je epitet i kako ga pronaći?
