Паливний елемент або вічна батарейка

Екологія пізнання. Наука і техніка: З кожним роком вдосконалюється мобільна електроніка, стаючи все поширені і доступні: КПК, ноутбуки, мобільні та цифрові апарати, фоторамки та ін. Всі вони весь час поповнюються

З кожним роком вдосконалюється мобільна електроніка, стаючи все поширені і доступні: КПК, ноутбуки, мобільні та цифрові апарати, фоторамки та ін. Всі вони весь час поповнюються новими функціями, великими моніторами, бездротовим зв'язком, сильнішими процесорами, при цьому, зменшуючись в розмірах . Технології харчування, на відміну від напівпровідникової техніки, семимильними кроками не йдуть.

Наявних батарей і акумуляторів для харчування досягнень індустрії стає недостатньо, тому питання альтернативних джерел стоїть дуже гостро. Паливні елементи на сьогоднішній день є найбільш перспективним напрямком. Принцип їх роботи открт був ще в 1839 році Вільямом Гроу, який електрику генерував змінивши електроліз води.

Що таке паливні елементи?

Відео: Документальний фільм, паливні елементи для транспорту: минуле, сучасне, майбутнє

Паливні елементи цікаві виробникам автомобілів, цікавляться ними і творці космічних кораблів. У 1965 році вони навіть були випробувані Америкою на занедбаному в космос кораблі «Джеміні-5», а пізніше і на «Аполлон». Мільйони доларів вкладаються в дослідження паливних елементів і сьогодні, коли існують проблеми, пов'язані із забрудненням навколишнього середовища, що посилюються вибросомамі парникових газів, що утворюються при згорянні органічного палива, запаси якого теж не нескінченні.

Паливний елемент, який часто називають електрохімічним генератором, працює нижчеописаних чином.

Схема роботи Паливного елемента на водні

Будучи, як акумулятори та батарейки гальванічним елементом, але з тією відмінністю, що зберігаються в ньому активні речовини окремо. На електроди вони надходять у міру використання. На негативному електроді згорає природне паливо або будь-яка речовина з нього отримане, яке може бути газоподібним (водень, наприклад, і окис вуглецю) або рідким, як спирти. На електроді позитивному, як правило, реагує кисень.

Але простий на вигляд принцип дії, в реальність втілити не просто.

Паливний елемент своїми руками

На жаль у нас немає фотографій, як повинен виглядати цей паливний елекмнт, сподіваючись на вашу фантазію.

Малопотужний паливний елемент своїми руками можна виготовити навіть в умовах шкільної лабораторії. Необхідно запастися старим протигазом, декількома шматками оргскла, лугом і водним розчином етилового спирту (простіше, горілкою), яке буде служити для паливного елемента «пальним».

Стаціонарна енергоустановки на базі хімічного паливного елемента

Перш за все, необхідний корпус для паливного елемента, виготовити який краще з оргскла, товщиною не менше п'яти міліметрів. Внутрішні перегородки (всередині п'ять відсіків) можна зробити трохи тонше - 3 см. Для склеювання оргскла використовують клей такого складу: в ста грамах хлороформу або дихлоретану розчиняють шість грам стружки з оргскла (проводять роботу під витяжкою).

У зовнішній стінці тепер необхідно просвердлити отвір, в яке вставити потрібно через гумову пробку зливну скляну трубочку діаметром 5-6 сантиметрів.

Всі знають, що в таблиці Менделєєва в лівому нижньому кутку стоять найбільш активні метали, а металоїди високої активності перебувають в таблиці в верхньому правому куті, тобто здатність віддавати електрони, посилюється зверху вниз і справа наліво. Елементи, здатні за певних умов проявляти себе як метали або металоїди, знаходяться в центрі таблиці.

Тепер у друге і четверте відділення насипаємо з протигаза активоване вугілля (між першою перегородкою і другий, а також третьої і четвертої), який виконувати буде роль електродів. Щоб через отвори вугілля не висипався його можна помістити в капронову тканину (підійдуть жіночі капронові панчохи).

Паливо циркулювати буде в першій камері, в п'ятій повинен бути постачальник кисню - повітря. Між електродами буде знаходитися електроліт, а для того, щоб він не зміг проникнути в повітряну камеру, потрібно перед засипанням в четверту камеру вугілля для повітряного електроліту, просочити його розчином парафіну в бензині (співвідношення 2 грами парафіну на півсклянки бензину). На шар вугілля покласти потрібно (злегка вдавивши) мідні пластинки, до яких припаяні дроти. Через них струм відводиться буде від електродів.

Залишилося тільки зарядити елемент. Для цього і потрібна горілка, яку розбавити з водою потрібно в 1: 1. Потім обережно додати триста-триста п'ятдесят грамів їдкого калію. Для електроліту в 200 грамах води розчиняють 70 грамів їдкого калію.

Паливний елемент готовий до випробування. Тепер потрібно одночасно налити в першу камеру - паливо, а в третю - електроліт. Приєднаний до електродів вольтметр повинен показати від 07 вольт до 0,9. Щоб забезпечити безперервну роботу елементу, потрібно відводити відпрацьоване паливо (зливати в стакан) і підливати нове (через гумову трубку). Швидкість подачі регулюється стисканням трубки. Так виглядає в лабораторних умовах робота паливного елемента, потужність якого, зрозуміла мала.

Щоб потужність була більшою, вчені давно займаються цією проблемою. На активній стали розробки знаходяться метанольний і етанольний паливні елементи. Але, на жаль, поки на практику їх виходу немає.

Чому паливний елемент обраний в якості альтернативного джерела живлення

Працююча модель іграшки-електромобіля на водневому паливному елементі

Альтернативним джерелом живлення обраний паливний елемент, оскільки кінцевим продуктом згоряння водню в ньому є вода. Проблема стосується тільки в знаходженні недорогого та ефективного способу отримання водню. Колосальні кошти, вкладені в розвиток генераторів водню і паливних елементів, не можуть не принести свої плоди, тому технологічний прорив і реальне їх використання в повсякденному житті, тільки питання часу.

Уже сьогодні монстри автомобілебудування: «Дженерал Моторс», «Хонда», «Драймлер Коайслер», «Баллард», демонструють автобуси і авто, які працюють на паливних елементах, потужність яких досягає 50кВт. Але, проблеми, пов'язані з їх безпекою, надійністю, вартістю - ще не вирішені. Як говорилося вже, на відміну від традиційних джерел живлення - акумуляторів і батарей, в цьому випадку окислювач і пальне подаються ззовні, а паливний елемент лише є посередником в реакції, що відбувається зі спалювання палива і перетворенню в електрику виділяється енергії. Протікає «спалювання» тільки в тому випадку, якщо елемент струм віддає в навантаження, подібно дизельному електрогенератори, але без генератора і дизеля, а також без шуму, диму і перегріву. При цьому, ККД набагато вище, оскільки відсутні проміжні механізми.

Великі надії покладаються на застосування нанотехнологій і наноматеріалів, які допоможуть миниатюризировать паливні елементи, при цьому збільшити їх потужність. З'явилися повідомлення, що створені понад-ефективні каталізатори, а також конструкції паливних елементів, які не мають мембран. У них разом з окислювачем подається в елемент паливо (метан, наприклад). Цікаві рішення, де в якості окислювача використовується кисень, розчиненого у воді повітря, а в якості палива - органічні домішки, які скупчуються в забруднених водах. Це, так звані, біопаливні елементи.

Паливні елементи, за прогнозами фахівців, на масовий ринок можуть вийти вже в найближчі роки. опубліковано econet.ru

PS І пам'ятайте, всього лише змінюючи своє споживання - ми разом змінюємо світ! © econet

Приєднуйтесь до нас в Facebook , ВКонтакте , однокласник ах