Ashtu si ekzistenca lloje t? ndryshme motor?t me djegie t? brendshme, ekzistojn? lloje t? ndryshme t? qelizave t? karburantit - zgjedhja e llojit t? duhur t? qeliz?s s? karburantit varet nga aplikimi i tij.

Qelizat e karburantit ndahen n? temperatur? t? lart? dhe temperatur? t? ul?t. Temperatura e ul?t qelizat e karburantit k?rkojn? hidrogjen relativisht t? past?r si l?nd? djeg?se. Kjo shpesh do t? thot? q? p?rpunimi i karburantit k?rkohet p?r t? kthyer karburantin par?sor (si gazi natyror) n? hidrogjen t? past?r. Ky proces konsumon energji shtes? dhe k?rkon pajisje speciale. Qelizat e karburantit me temperatur? t? lart? nuk kan? nevoj? p?r k?t? procedur? shtes?, pasi ato mund t? kryejn? "transformim t? brendsh?m" t? karburantit n? temperaturat e ngritura, q? do t? thot? se nuk ka nevoj? t? investohen para n? infrastruktur?n e hidrogjenit.

Qelizat e karburantit me karbonat t? shkrir? (MCFC)

Qelizat e karburantit t? elektrolitit t? karbonatit t? shkrir? jan? qeliza karburanti me temperatur? t? lart?. Temperatura e lart? e funksionimit lejon p?rdorimin e drejtp?rdrejt? t? gazit natyror pa p?rpunues karburanti dhe gaz me vler? t? ul?t kalorifike nga proceset industriale dhe burime t? tjera. Ky proces u zhvillua n? mesin e viteve 1960. Q? at?her?, teknologjia e prodhimit, performanca dhe besueshm?ria jan? p?rmir?suar.

Funksionimi i RCFC ndryshon nga qelizat e tjera t? karburantit. K?to qeliza p?rdorin nj? elektrolit t? b?r? nga nj? p?rzierje e krip?rave karbonate t? shkrir?. Aktualisht p?rdoren dy lloje p?rzierjesh: karbonat litium dhe karbonat kaliumi ose karbonat litium dhe karbonat natriumi. P?r t? shkrir? krip?rat karbonate dhe p?r t? arritur nj? shkall? t? lart? t? l?vizshm?ris? s? joneve n? elektrolit, qelizat e karburantit me elektrolit karbonat t? shkrir? funksionojn? n? temperatura t? larta (650°C). Efikasiteti varion midis 60-80%.

Kur nxehen n? nj? temperatur? prej 650°C, krip?rat b?hen nj? p?rcjell?s p?r jonet karbonate (CO 3 2-). K?to jone kalojn? nga katoda n? anod?, ku bashkohen me hidrogjenin p?r t? formuar uj?, dioksid karboni dhe elektrone t? lira. K?to elektrone drejtohen p?rgjat? pjes?s s? jashtme qark elektrik p?rs?ri n? katod?, e cila gjeneron elektricitet, dhe ngrohjen si n?nprodukt.

Reaksioni n? anod?: CO 3 2- + H 2 => H 2 O + CO 2 + 2e -
Reaksioni n? katod?: CO 2 + 1/2 O 2 + 2e - => CO 3 2-
Reaksioni i p?rgjithsh?m i elementit: H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) + CO 2 (katod?) => H 2 O (g) + CO 2 (anod?)

Temperaturat e larta t? funksionimit t? qelizave t? karburantit t? elektrolitit t? shkrir? t? karbonatit kan? disa avantazhe. N? temperatura t? larta, ndodh reformimi i brendsh?m gazit natyror, duke eliminuar nevoj?n p?r nj? procesor karburanti. P?r m? tep?r, avantazhet p?rfshijn? aft?sin? p?r t? p?rdorur materiale nd?rtimi standarde si flet?t e ?elikut t? pandryshksh?m dhe katalizatorin e nikelit n? elektroda. Nxeht?sia e mbeturinave mund t? p?rdoret p?r t? gjeneruar avull me presion t? lart? p?r nj? s?r? q?llimesh industriale dhe tregtare.

Temperaturat e larta t? reagimit n? elektrolit kan? gjithashtu avantazhet e tyre. P?rdorimi i temperaturave t? larta k?rkon koh? t? konsiderueshme p?r t? arritur kushte optimale t? funksionimit dhe sistemi reagon m? ngadal? ndaj ndryshimeve n? konsumin e energjis?. K?to karakteristika lejojn? p?rdorimin e instalimeve t? qelizave t? karburantit me elektrolit karbonat t? shkrir? n? kushte konstante t? fuqis?. Temperaturat e larta parandalojn? d?mtimin e qeliz?s s? karburantit nga monoksidi i karbonit, "helmimi" etj.

Qelizat e karburantit me elektrolit karbonat t? shkrir? jan? t? p?rshtatshme p?r p?rdorim n? instalime t? m?dha t? pal?vizshme. Termocentralet me prodhim fuqia elektrike 2.8 MW. Po zhvillohen instalime me fuqi dal?se deri n? 100 MW.

Qelizat e karburantit t? acidit fosforik (PAFC)

Qelizat e karburantit me acid fosforik (ortofosforik) ishin qelizat e para t? karburantit p?r p?rdorim komercial. Procesi u zhvillua n? mesin e viteve 1960 dhe ?sht? testuar q? nga vitet 1970. Q? at?her?, stabiliteti dhe performanca jan? rritur dhe kostoja ?sht? ulur.

Qelizat e karburantit me acid fosforik (ortofosforik) p?rdorin nj? elektrolit t? bazuar n? acidin ortofosforik (H 3 PO 4) me nj? p?rqendrim deri n? 100%. P?r?ueshm?ria jonike e acidit ortofosforik ?sht? e ul?t n? temperaturat e ul?ta, p?r k?t? arsye k?to qeliza karburanti p?rdoren n? temperatura deri n? 150–220°C.

Transportuesi i ngarkes?s n? qelizat e karburantit t? k?tij lloji?sht? hidrogjen (H+, proton). Nj? proces i ngjash?m ndodh n? qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protoneve (PEMFCs), n? t? cilat hidrogjeni i furnizuar n? anod? ndahet n? protone dhe elektrone. Protonet udh?tojn? n?p?r elektrolit dhe kombinohen me oksigjenin nga ajri n? katod? p?r t? formuar uj?. Elektronet d?rgohen p?rmes nj? qarku elektrik t? jasht?m, duke gjeneruar k?shtu nj? rrym? elektrike. M? posht? jan? reaksionet q? gjenerojn? rrym? elektrike dhe nxeht?si.

Reagimi n? anod?: 2H 2 => 4H + + 4e -
Reaksioni n? katod?: O 2 (g) + 4H + + 4e - => 2H 2 O
Reagimi i p?rgjithsh?m i elementit: 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

Efikasiteti i qelizave t? karburantit t? bazuar n? acidin fosforik (ortofosforik) ?sht? m? shum? se 40% kur gjenerohet energji elektrike. Me prodhimin e kombinuar t? nxeht?sis? dhe energjis? elektrike, efikasiteti i p?rgjithsh?m ?sht? rreth 85%. P?rve? k?saj, duke pasur parasysh temperaturat e funksionimit, nxeht?sia e mbeturinave mund t? p?rdoret p?r t? ngrohur ujin dhe p?r t? gjeneruar avull me presion atmosferik.

Performanca e lart? e termocentraleve q? p?rdorin qelizat e karburantit me baz? acidin fosforik (ortofosforik) n? prodhimin e kombinuar t? energjis? termike dhe elektrike ?sht? nj? nga avantazhet e k?tij lloji t? qelizave t? karburantit. Nj?sit? p?rdorin monoksid karboni me nj? p?rqendrim prej rreth 1.5%, gj? q? zgjeron ndjesh?m zgjedhjen e karburantit. P?rve? k?saj, CO 2 nuk ndikon n? elektrolitin dhe funksionimin e qeliz?s s? karburantit. Dizajn i thjesht?, shkalla e ul?t e paq?ndrueshm?ris? s? elektrolitit dhe rritja e stabilitetit jan? gjithashtu avantazhet e k?tij lloji t? qelizave t? karburantit.

Termocentralet me fuqi elektrike dal?se deri n? 400 kW prodhohen komercialisht. Instalimet 11 MW kan? kaluar testet e duhura. Po zhvillohen instalime me fuqi dal?se deri n? 100 MW.

Qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protoneve (PEMFC)

Qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protoneve konsiderohen si lloji m? i mir? i qelizave t? karburantit p?r gjenerimin e fuqis? s? automjeteve, t? cilat mund t? z?vend?sojn? motor?t me djegie t? brendshme me benzin? dhe naft?. K?to qeliza karburanti u p?rdor?n p?r her? t? par? nga NASA p?r programin Gemini. Sot po zhvillohen dhe demonstrohen instalime MOPFC me fuqi nga 1 W deri n? 2 kW.

K?to qeliza karburanti p?rdorin nj? membran? polimer t? ngurt? (nj? film i holl? plastike) si elektrolit. Kur ?sht? i ngopur me uj?, ky polimer lejon q? protonet t? kalojn?, por nuk p?rcjell elektrone.

Karburanti ?sht? hidrogjeni, dhe transportuesi i ngarkes?s ?sht? nj? jon hidrogjeni (proton). N? anod?, molekula e hidrogjenit ndahet n? nj? jon hidrogjeni (proton) dhe elektrone. Jonet e hidrogjenit kalojn? p?rmes elektrolitit n? katod?, dhe elektronet l?vizin rreth rrethit t? jasht?m dhe prodhojn? energji elektrike. Oksigjeni, i cili merret nga ajri, furnizohet n? katod? dhe kombinohet me elektronet dhe jonet e hidrogjenit p?r t? formuar uj?. Reaksionet e m?poshtme ndodhin n? elektroda:

Reaksioni n? anod?: 2H 2 + 4OH - => 4H 2 O + 4e -
Reaksioni n? katod?: O 2 + 2H 2 O + 4e - => 4OH -
Reagimi i p?rgjithsh?m i elementit: 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

Krahasuar me llojet e tjera t? qelizave t? karburantit, qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protonit prodhojn? m? shum? energji p?r nj? v?llim ose pesh? t? caktuar t? qeliz?s s? karburantit. Kjo ve?ori i lejon ato t? jen? kompakte dhe t? lehta. P?r m? tep?r, temperatura e funksionimit ?sht? m? pak se 100°C, gj? q? ju lejon t? filloni shpejt pun?n. K?to karakteristika, si dhe aft?sia p?r t? ndryshuar shpejt prodhimin e energjis?, jan? vet?m disa nga ve?orit? q? i b?jn? k?to qeliza karburanti nj? kandidat kryesor p?r p?rdorim n? automjeteve.

Nj? avantazh tjet?r ?sht? se elektroliti ?sht? i ngurt? dhe jo i l?ngsh?m. ?sht? m? e leht? t? mbash gazrat n? katod? dhe anod? duke p?rdorur nj? elektrolit t? ngurt?, dhe p?r k?t? arsye qelizat e tilla t? karburantit jan? m? t? lira p?r t'u prodhuar. Krahasuar me elektrolit?t e tjer?, kur p?rdoret nj? elektrolit i ngurt?, nuk ka v?shtir?si t? tilla si orientimi, m? pak probleme p?r shkak t? shfaqjes s? korrozionit, i cili ?on n? q?ndrueshm?ri m? t? madhe t? elementit dhe p?rb?r?sve t? tij.

Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? (SOFC)

Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? jan? qelizat e karburantit me temperatur? m? t? lart? t? funksionimit. Temperatura e funksionimit mund t? ndryshoj? nga 600°C n? 1000°C, duke lejuar p?rdorimin e llojeve t? ndryshme t? karburantit pa t? ve?anta para-trajtimi. P?r t? p?rballuar temperatura t? tilla t? larta, elektroliti i p?rdorur ?sht? nj? oksid i holl? metalik i ngurt? n? nj? baz? qeramike, shpesh nj? aliazh i itrit dhe zirkonit, i cili ?sht? nj? p?rcjell?s i joneve t? oksigjenit (O 2 -). Teknologjia e qelizave t? karburantit me oksid t? ngurt? ?sht? zhvilluar q? nga fundi i viteve 1950. dhe ka dy konfigurime: t? sheshta dhe me tuba.

Elektroliti i ngurt? siguron nj? kalim t? mbyllur t? gazit nga nj? elektrod? n? tjetr?n, nd?rsa elektrolitet e l?ng?ta jan? t? vendosura n? nj? substrat poroz. Bart?si i ngarkes?s n? qelizat e karburantit t? k?tij lloji ?sht? joni i oksigjenit (O 2 -). N? katod?, molekulat e oksigjenit nga ajri ndahen n? nj? jon oksigjeni dhe kat?r elektrone. Jonet e oksigjenit kalojn? n?p?r elektrolit dhe bashkohen me hidrogjenin, duke krijuar kat?r elektrone t? lira. Elektronet d?rgohen p?rmes nj? qarku elektrik t? jasht?m, duke gjeneruar rrym? elektrike dhe nxeht?si t? humbur.

Reaksioni n? anod?: 2H 2 + 2O 2 - => 2H 2 O + 4e -
Reagimi n? katod?: O 2 + 4e - => 2O 2 -
Reagimi i p?rgjithsh?m i elementit: 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

Efikasiteti i energjis? elektrike t? prodhuar ?sht? m? i larti nga t? gjitha qelizat e karburantit - rreth 60%. P?rve? k?saj, temperaturat e larta t? funksionimit lejojn? prodhimi i kombinuar energji termike dhe elektrike p?r t? gjeneruar avull me presion t? lart?. Kombinimi i nj? qelize karburanti me temperatur? t? lart? me nj? turbin? b?n t? mundur krijimin e nj? qelize karburanti hibride p?r t? rritur efikasitetin e gjenerimit t? energjis? elektrike deri n? 70%.

Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? funksionojn? n? temperatura shum? t? larta (600°C–1000°C), duke rezultuar n? nj? koh? t? konsiderueshme p?r t? arritur kushtet optimale t? funksionimit dhe nj? p?rgjigje m? t? ngadalt? t? sistemit ndaj ndryshimeve n? konsumin e energjis?. N? temperatura t? tilla t? larta operimi, asnj? konvertues nuk k?rkohet p?r t? rikuperuar hidrogjenin nga karburanti, duke lejuar q? termocentrali t? funksionoj? me l?nd? djeg?se relativisht t? papastra q? vijn? nga gazifikimi i qymyrit ose gazrave t? mbeturinave, etj. Qeliza e karburantit ?sht? gjithashtu e shk?lqyer p?r aplikime me fuqi t? lart?, duke p?rfshir? termocentrale industriale dhe t? m?dha qendrore. Modulet me fuqi elektrike dal?se prej 100 kW prodhohen komercialisht.

Qelizat e karburantit me oksidim t? drejtp?rdrejt? t? metanolit (DOMFC)

Teknologjia e p?rdorimit t? qelizave t? karburantit me oksidim t? drejtp?rdrejt? t? metanolit po kalon nj? periudh? zhvillimi aktiv. Ajo ?sht? vendosur me sukses n? fush?n e t? ushqyerit Telefonat celular, laptop?, si dhe p?r krijimin e burimeve portative t? energjis? elektrike. Kjo ?sht? ajo q? synohet p?rdorimi i ardhsh?m i k?tyre elementeve.

Dizajni i qelizave t? karburantit me oksidim t? drejtp?rdrejt? t? metanolit ?sht? i ngjash?m me qelizat e karburantit me nj? membran? shk?mbimi t? protonit (MEPFC), d.m.th. Nj? polimer p?rdoret si elektrolit, dhe nj? jon hidrogjeni (proton) p?rdoret si bart?s i ngarkes?s. Megjithat?, metanoli i l?ngsh?m (CH 3 OH) oksidohet n? prani t? ujit n? anod?, duke l?shuar CO 2, jone hidrogjeni dhe elektrone, t? cilat d?rgohen p?rmes nj? qarku elektrik t? jasht?m, duke gjeneruar k?shtu nj? rrym? elektrike. Jonet e hidrogjenit kalojn? n?p?r elektrolit dhe reagojn? me oksigjenin nga ajri dhe elektronet nga qarku i jasht?m p?r t? formuar uj? n? anod?.

Reaksioni n? anod?: CH 3 OH + H 2 O => CO 2 + 6H + + 6e -
Reaksioni n? katod?: 3 / 2 O 2 + 6H + + 6e - => 3H 2 O
Reagimi i p?rgjithsh?m i elementit: CH 3 OH + 3/2 O 2 => CO 2 + 2H 2 O

Zhvillimi i k?tyre qelizave t? karburantit filloi n? fillim t? viteve 1990. Me zhvillimin e katalizator?ve t? p?rmir?suar dhe risive t? tjera t? fundit, densiteti dhe efikasiteti i fuqis? jan? rritur n? 40%.

K?ta element? u testuan n? intervalin e temperatur?s 50-120°C. Me temperatura t? ul?ta funksionimi dhe pa nevoj? p?r nj? konvertues, qelizat e karburantit t? oksidimit t? metanolit t? drejtp?rdrejt? jan? nj? kandidat kryesor p?r aplikime si n? telefonat celular?, ashtu edhe n? produkte t? tjera t? konsumit dhe motor?t e automobilave. Avantazhi i k?tij lloji t? qelizave t? karburantit ?sht? madh?sia e tyre e vog?l, p?r shkak t? p?rdorimit t? karburantit t? l?ngsh?m dhe munges?s s? nevoj?s p?r t? p?rdorur nj? konvertues.

Qelizat alkaline t? karburantit (ALFC)

Qelizat e karburantit alkaline (AFC) jan? nj? nga teknologjit? m? t? studiuara, e p?rdorur q? nga mesi i viteve 1960. nga NASA n? programet Apollo dhe Space Shuttle. N? bordin e k?tyre anijeve kozmike, qelizat e karburantit prodhojn? energji elektrike dhe uj? t? pijsh?m. Qelizat alkaline t? karburantit jan? nd?r m? t? shumtat elemente efektive, q? p?rdoret p?r prodhimin e energjis? elektrike, efikasiteti i prodhimit t? energjis? elektrike arrin n? 70%.

Qelizat alkaline t? karburantit p?rdorin nj? elektrolit, nj? zgjidhje ujore e hidroksidit t? kaliumit, e p?rfshir? n? nj? matric? poroze dhe t? stabilizuar. P?rqendrimi i hidroksidit t? kaliumit mund t? ndryshoj? n? var?si t? temperatur?s s? funksionimit t? qeliz?s s? karburantit, e cila varion nga 65°C deri n? 220°C. Bart?si i ngarkes?s n? SHTE ?sht? joni hidroksil (OH -), duke l?vizur nga katoda n? anod?, ku reagon me hidrogjenin, duke prodhuar uj? dhe elektrone. Uji i prodhuar n? anod? kthehet p?rs?ri n? katod?, duke gjeneruar p?rs?ri jone hidroksil atje. Si rezultat i k?saj serie reaksionesh q? ndodhin n? qeliz?n e karburantit, prodhohet energjia elektrike dhe, si n?nprodukt, nxeht?sia:

Reaksioni n? anod?: 2H 2 + 4OH - => 4H 2 O + 4e -
Reaksioni n? katod?: O 2 + 2H 2 O + 4e - => 4OH -
Reagimi i p?rgjithsh?m i sistemit: 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

Avantazhi i SHTE ?sht? se k?to qeliza karburanti jan? m? t? lirat p?r t'u prodhuar, pasi katalizatori i nevojsh?m n? elektroda mund t? jet? ndonj? nga substancat q? jan? m? t? lira se ato q? p?rdoren si katalizator p?r qelizat e tjera t? karburantit. P?rve? k?saj, SFC-t? funksionojn? n? temperatura relativisht t? ul?ta dhe jan? nd?r qelizat m? efikase t? karburantit - karakteristika t? tilla mund t? kontribuojn? si pasoj? n? gjenerimin m? t? shpejt? t? energjis? dhe efikasitetin e lart? t? karburantit.

Nje nga tipare karakteristike SHTE - ndjeshm?ri e lart? ndaj CO 2, e cila mund t? p?rmbahet n? karburant ose aj?r. CO 2 reagon me elektrolitin, e helmon shpejt at? dhe ul ndjesh?m efikasitetin e qeliz?s s? karburantit. Prandaj, p?rdorimi i SHTE ?sht? i kufizuar n? hap?sirat e mbyllura si anijet kozmike dhe automjetet n?nujore, ato duhet t? punojn? me hidrogjen dhe oksigjen t? past?r. P?r m? tep?r, molekulat si CO, H 2 O dhe CH 4, t? cilat jan? t? sigurta p?r qelizat e tjera t? karburantit dhe p?r disa prej tyre madje veprojn? si l?nd? djeg?se, jan? t? d?mshme p?r SHFC.

Qelizat e karburantit me elektrolit polimer (PEFC)

N? rastin e qelizave t? karburantit t? elektrolitit polimer, membrana polimer p?rb?het nga fibra polimer me zona ujore n? t? cilat jonet e ujit p?r?ues H2O+ (proton, i kuq) ngjiten n? nj? molekul? uji. Molekulat e ujit paraqesin problem p?r shkak t? shk?mbimit t? ngadalt? t? joneve. Prandaj, k?rkohet nj? p?rqendrim i lart? i ujit si n? karburant ashtu edhe n? elektrodat e daljes, gj? q? kufizon temperatur?n e funksionimit n? 100°C.

Qelizat e karburantit me acid t? ngurt? (SFC)

N? qelizat e karburantit me acid t? ngurt?, elektroliti (C s HSO 4) nuk p?rmban uj?. Prandaj, temperatura e funksionimit ?sht? 100-300°C. Rrotullimi i anioneve t? oksigjenit SO 4 2- lejon q? protonet (e kuqe) t? l?vizin si? tregohet n? figur?. N? m?nyr? tipike, nj? qeliz? karburanti me acid t? ngurt? ?sht? nj? sandui? n? t? cilin nj? shtres? shum? e holl? e p?rb?rjes s? acidit t? ngurt? vendoset midis dy elektrodave t? ngjeshura fort p?r t? siguruar kontakt i mir?. Kur nxehet, p?rb?r?si organik avullon, duke dal? p?rmes poreve n? elektroda, duke ruajtur aft?sin? e kontakteve t? shumta midis karburantit (ose oksigjenit n? skajin tjet?r t? elementit), elektrolitit dhe elektrodave.

V?ndi i karburantit?sht? nj? pajisje elektrokimike e ngjashme me nj? qeliz? galvanike, por ndryshon nga ajo n? at? q? substancat p?r reaksionin elektrokimik i furnizohen nga jasht? - n? ndryshim nga sasia e kufizuar e energjis? s? ruajtur n? nj? qeliz? galvanike ose bateri.

Oriz. 1. Disa qeliza karburanti

Qelizat e karburantit konvertojn? energjin? kimike t? karburantit n? energji elektrike, duke anashkaluar proceset joefektive t? djegies q? ndodhin me humbje t? m?dha. Ata shnd?rrojn? hidrogjenin dhe oksigjenin n? energji elektrike p?rmes nj? reaksioni kimik. Si rezultat i k?tij procesi, formohet uj? dhe lirohet nj? sasi e madhe nxeht?sie. Nj? qeliz? e karburantit ?sht? shum? e ngjashme me nj? bateri q? mund t? karikohet dhe m? pas t? p?rdor? energjin? elektrike t? ruajtur. Shpik?si i qeliz?s s? karburantit konsiderohet t? jet? William R. Grove, i cili e shpiku at? n? 1839. Kjo qeliz? e karburantit p?rdori nj? tret?sir? t? acidit sulfurik si elektrolit dhe hidrogjen si l?nd? djeg?se, i cili u kombinua me oksigjenin n? nj? agjent oksidues. Deri von?, qelizat e karburantit p?rdoreshin vet?m n? laborator? dhe n? anije kozmike.

Oriz. 2.

Ndryshe nga gjenerator?t e tjer? t? energjis?, si motor?t me djegie t? brendshme ose turbinat e fuqizuara nga gazi, qymyri, nafta, etj., qelizat e karburantit nuk djegin karburant. Kjo do t? thot? pa rotor? t? zhurmsh?m me presion t? lart?, pa zhurm? t? lart? t? shkarkimit, pa dridhje. Qelizat e karburantit prodhojn? energji elektrike p?rmes nj? reaksioni elektrokimik t? heshtur. Nj? ve?ori tjet?r e qelizave t? karburantit ?sht? se ato konvertojn? energjin? kimike t? karburantit drejtp?rdrejt n? energji elektrike, nxeht?si dhe uj?.

Qelizat e karburantit jan? shum? efikase dhe nuk prodhojn? sasi e madhe gazrat serr? si dioksidi i karbonit, metani dhe oksidi i azotit. Emetimet e vetme nga qelizat e karburantit jan? uji n? form? avulli dhe nj? sasi e vog?l dioksidi i karbonit, i cili nuk ?lirohet fare n?se p?rdoret hidrogjeni i past?r si l?nd? djeg?se. Qelizat e karburantit grumbullohen n? montime dhe m? pas n? module funksionale individuale.

Qelizat e karburantit nuk kan? pjes? l?viz?se (t? pakt?n jo brenda vet? qeliz?s) dhe p?r k?t? arsye nuk i binden ligjit t? Carnot. Kjo do t? thot?, ata do t? ken? efikasitet m? t? madh se 50% dhe jan? ve?an?risht efektiv? n? ngarkesa t? ul?ta. K?shtu, automjetet me qeliza karburanti mund t? b?hen (dhe tashm? jan? d?shmuar t? jen?) m? efikase ndaj karburantit sesa automjetet konvencionale n? kushtet reale t? drejtimit.

Qeliza e karburantit siguron gjenerimin e rrym?s elektrike t? tensionit t? drejtp?rdrejt?, e cila mund t? p?rdoret p?r t? drejtuar nj? motor elektrik, pajisje t? sistemit t? ndri?imit dhe t? tjera sistemet elektrike ne makine.

Ekzistojn? disa lloje t? qelizave t? karburantit, t? cilat ndryshojn? n? proceset kimike t? p?rdorura. Qelizat e karburantit zakonisht klasifikohen sipas llojit t? elektrolitit q? p?rdorin.

Disa lloje t? qelizave t? karburantit jan? premtuese p?r p?rdorim n? termocentrale, nd?rsa t? tjer?t jan? premtues p?r pajisje portative ose p?r t? drejtuar makina.

1. Qelizat alkaline t? karburantit (ALFC)

Qeliza alkaline e karburantit- Ky ?sht? nj? nga element?t e par? t? zhvilluar. Qelizat alkaline t? karburantit (AFC) jan? nj? nga teknologjit? m? t? studiuara, e p?rdorur q? nga mesi i viteve '60 t? shekullit t? nj?zet? nga NASA n? programet Apollo dhe Space Shuttle. N? bordin e k?tyre anijeve kozmike, qelizat e karburantit prodhojn? energji elektrike dhe uj? t? pijsh?m.

Oriz. 3.

Qelizat alkaline t? karburantit jan? nj? nga qelizat m? efikase t? p?rdorura p?r t? prodhuar energji elektrike, me efikasitet t? prodhimit t? energjis? q? arrin deri n? 70%.

Qelizat alkaline t? karburantit p?rdorin nj? elektrolit, nj? zgjidhje ujore e hidroksidit t? kaliumit, e p?rfshir? n? nj? matric? poroze dhe t? stabilizuar. P?rqendrimi i hidroksidit t? kaliumit mund t? ndryshoj? n? var?si t? temperatur?s s? funksionimit t? qeliz?s s? karburantit, e cila varion nga 65°C deri n? 220°C. Bart?si i ngarkes?s n? SHTE ?sht? joni hidroksil (OH-), duke l?vizur nga katoda n? anod?, ku reagon me hidrogjenin, duke prodhuar uj? dhe elektrone. Uji i prodhuar n? anod? kthehet p?rs?ri n? katod?, duke gjeneruar p?rs?ri jone hidroksil atje. Si rezultat i k?saj serie reaksionesh q? ndodhin n? qeliz?n e karburantit, prodhohet energjia elektrike dhe, si n?nprodukt, nxeht?sia:

Reaksioni n? anod?: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e

Reaksioni n? katod?: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH

Reagimi i p?rgjithsh?m i sistemit: 2H2 + O2 => 2H2O

Avantazhi i SHTE ?sht? se k?to qeliza karburanti jan? m? t? lirat p?r t'u prodhuar, pasi katalizatori i nevojsh?m n? elektroda mund t? jet? ndonj? nga substancat q? jan? m? t? lira se ato q? p?rdoren si katalizator p?r qelizat e tjera t? karburantit. P?rve? k?saj, SHTE-t? funksionojn? n? temperatura relativisht t? ul?ta dhe jan? nd?r m? efikaset.

Nj? nga karakteristikat karakteristike t? SHTE ?sht? ndjeshm?ria e lart? ndaj CO2, i cili mund t? p?rmbahet n? karburant ose aj?r. CO2 reagon me elektrolitin, e helmon shpejt at? dhe ul ndjesh?m efikasitetin e qeliz?s s? karburantit. Prandaj, p?rdorimi i SHTE ?sht? i kufizuar n? hap?sirat e mbyllura, t? tilla si mjetet hap?sinore dhe n?nujore, ato funksionojn? me hidrogjen dhe oksigjen t? past?r;

2. Qelizat e karburantit me karbonat t? shkrir? (MCFC)

Qelizat e karburantit me elektrolit karbonat t? shkrir? jan? qelizat e karburantit me temperatur? t? lart?. Temperatura e lart? e funksionimit lejon p?rdorimin e drejtp?rdrejt? t? gazit natyror pa p?rpunues karburanti dhe gaz me vler? t? ul?t kalorifike nga proceset industriale dhe burime t? tjera. Ky proces u zhvillua n? mesin e viteve 60 t? shekullit t? nj?zet?. Q? at?her?, teknologjia e prodhimit, performanca dhe besueshm?ria jan? p?rmir?suar.

Oriz. 4.

Funksionimi i RCFC ndryshon nga qelizat e tjera t? karburantit. K?to qeliza p?rdorin nj? elektrolit t? b?r? nga nj? p?rzierje e krip?rave karbonate t? shkrir?. Aktualisht p?rdoren dy lloje p?rzierjesh: karbonat litium dhe karbonat kaliumi ose karbonat litium dhe karbonat natriumi. P?r t? shkrir? krip?rat karbonate dhe p?r t? arritur nj? shkall? t? lart? t? l?vizshm?ris? s? joneve n? elektrolit, qelizat e karburantit me elektrolit karbonat t? shkrir? funksionojn? n? temperatura t? larta (650°C). Efikasiteti varion midis 60-80%.

Kur nxehen n? nj? temperatur? prej 650°C, krip?rat b?hen nj? p?rcjell?s p?r jonet karbonate (CO32-). K?to jone kalojn? nga katoda n? anod?, ku bashkohen me hidrogjenin p?r t? formuar uj?, dioksid karboni dhe elektrone t? lira. K?to elektrone d?rgohen p?rmes nj? qarku elektrik t? jasht?m p?rs?ri n? katod?, duke gjeneruar rrym? elektrike dhe nxeht?si si n?nprodukt.

Reaksioni n? anod?: CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e

Reaksioni n? katod?: CO2 + 1/2O2 + 2e- => CO32-

Reaksioni i p?rgjithsh?m i elementit: H2(g) + 1/2O2(g) + CO2(katod?) => H2O(g) + CO2(anod?)

Temperaturat e larta t? funksionimit t? qelizave t? karburantit t? elektrolitit t? shkrir? t? karbonatit kan? disa avantazhe. Avantazhi ?sht? aft?sia p?r t? p?rdorur materiale standarde (flet? ?elik inox dhe katalizatori i nikelit n? elektroda). Nxeht?sia e mbetur mund t? p?rdoret p?r t? prodhuar avull me presion t? lart?. Temperaturat e larta t? reagimit n? elektrolit kan? gjithashtu avantazhet e tyre. P?rdorimi i temperaturave t? larta k?rkon nj? koh? t? gjat? p?r t? arritur kushte optimale t? funksionimit dhe sistemi reagon m? ngadal? ndaj ndryshimeve n? konsumin e energjis?. K?to karakteristika lejojn? p?rdorimin e instalimeve t? qelizave t? karburantit me elektrolit karbonat t? shkrir? n? kushte konstante t? fuqis?. Temperaturat e larta parandalojn? d?mtimin e qeliz?s s? karburantit nga monoksidi i karbonit, "helmimi", etj.

Qelizat e karburantit me elektrolit karbonat t? shkrir? jan? t? p?rshtatshme p?r p?rdorim n? instalime t? m?dha t? pal?vizshme. Termocentralet me fuqi elektrike dal?se prej 2.8 MW prodhohen komercialisht. Po zhvillohen instalime me fuqi dal?se deri n? 100 MW.

3. Qelizat e karburantit t? acidit fosforik (PAFC)

Qelizat e karburantit t? bazuara n? acidin fosforik (ortofosforik). u b?n? qelizat e para t? karburantit p?r p?rdorim komercial. Ky proces u zhvillua n? mesin e viteve 60 t? shekullit t? nj?zet?, testet jan? kryer q? nga vitet 70 t? shekullit t? nj?zet?. Rezultati ishte rritja e stabilitetit dhe performanc?s dhe reduktimi i kostos.

Oriz. 5.

Qelizat e karburantit me acid fosforik (ortofosforik) p?rdorin nj? elektrolit t? bazuar n? acidin ortofosforik (H3PO4) n? p?rqendrime deri n? 100%. P?r?ueshm?ria jonike e acidit fosforik ?sht? e ul?t n? temperatura t? ul?ta, k?shtu q? k?to qeliza karburanti p?rdoren n? temperatura deri n? 150-220 °C.

Bart?si i ngarkes?s n? qelizat e karburantit t? k?tij lloji ?sht? hidrogjeni (H+, proton). Nj? proces i ngjash?m ndodh n? qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protoneve (PEMFCs), n? t? cilat hidrogjeni i furnizuar n? anod? ndahet n? protone dhe elektrone. Protonet udh?tojn? n?p?r elektrolit dhe kombinohen me oksigjenin nga ajri n? katod? p?r t? formuar uj?. Elektronet d?rgohen p?rmes nj? qarku elektrik t? jasht?m, duke gjeneruar k?shtu nj? rrym? elektrike. M? posht? jan? reaksionet q? gjenerojn? rrym? elektrike dhe nxeht?si.

Reaksioni n? anod?: 2H2 => 4H+ + 4e

Reaksioni n? katod?: O2(g) + 4H+ + 4e- => 2H2O

Reaksioni i p?rgjithsh?m i elementit: 2H2 + O2 => 2H2O

Efikasiteti i qelizave t? karburantit t? bazuar n? acidin fosforik (ortofosforik) ?sht? m? shum? se 40% kur gjenerojn? energji elektrike. Me prodhimin e kombinuar t? nxeht?sis? dhe energjis? elektrike, efikasiteti i p?rgjithsh?m ?sht? rreth 85%. P?rve? k?saj, duke pasur parasysh temperaturat e funksionimit, nxeht?sia e mbeturinave mund t? p?rdoret p?r t? ngrohur ujin dhe p?r t? gjeneruar avull me presion atmosferik.

Performanca e lart? e termocentraleve q? p?rdorin qelizat e karburantit me baz? acidin fosforik (ortofosforik) n? prodhimin e kombinuar t? energjis? termike dhe elektrike ?sht? nj? nga avantazhet e k?tij lloji t? qelizave t? karburantit. Nj?sit? p?rdorin monoksid karboni me nj? p?rqendrim prej rreth 1.5%, gj? q? zgjeron ndjesh?m zgjedhjen e karburantit. Dizajni i thjesht?, shkalla e ul?t e paq?ndrueshm?ris? s? elektrolitit dhe rritja e stabilitetit jan? gjithashtu avantazhet e qelizave t? tilla t? karburantit.

Termocentralet me fuqi elektrike dal?se deri n? 400 kW prodhohen komercialisht. Instalimet me kapacitet 11 MW kan? kaluar testet p?rkat?se. Po zhvillohen instalime me fuqi dal?se deri n? 100 MW.

4. Qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protonit (PEMFC)

Qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protoneve konsiderohen si lloji m? i mir? i qelizave t? karburantit p?r gjenerimin e energjis? p?r automjetet, t? cilat mund t? z?vend?sojn? motor?t me djegie t? brendshme me benzin? dhe naft?. K?to qeliza karburanti u p?rdor?n p?r her? t? par? nga NASA p?r programin Gemini. Jan? zhvilluar dhe demonstruar instalime t? bazuara n? MOPFC me fuqi nga 1 W deri n? 2 kW.

Oriz. 6.

Elektroliti n? k?to qeliza karburanti ?sht? nj? membran? e fort? polimer (nj? film i holl? plastike). Kur ?sht? i ngopur me uj?, ky polimer lejon q? protonet t? kalojn?, por nuk p?rcjell elektrone.

Karburanti ?sht? hidrogjeni, dhe transportuesi i ngarkes?s ?sht? nj? jon hidrogjeni (proton). N? anod?, molekula e hidrogjenit ndahet n? nj? jon hidrogjeni (proton) dhe elektrone. Jonet e hidrogjenit kalojn? p?rmes elektrolitit n? katod?, dhe elektronet l?vizin rreth rrethit t? jasht?m dhe prodhojn? energji elektrike. Oksigjeni, i cili merret nga ajri, furnizohet n? katod? dhe kombinohet me elektronet dhe jonet e hidrogjenit p?r t? formuar uj?. N? elektroda ndodhin reaksionet e m?poshtme: Reaksioni n? anod?: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4eReaksioni n? katod?: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH Reaksioni i p?rgjithsh?m i qelizave: 2H2 + O2 => 2H2O Krahasuar me llojet e tjera t? qelizat e karburantit, qelizat e karburantit me nj? membran? shk?mbimi t? protonit prodhojn? m? shum? energji p?r nj? v?llim ose pesh? t? caktuar t? qeliz?s s? karburantit. Kjo ve?ori i lejon ato t? jen? kompakte dhe t? lehta. P?rve? k?saj, temperatura e funksionimit ?sht? m? pak se 100°C, gj? q? ju lejon t? filloni shpejt funksionimin. K?to karakteristika, si dhe aft?sia p?r t? ndryshuar shpejt prodhimin e energjis?, jan? vet?m disa q? i b?jn? k?to qeliza karburanti nj? kandidat kryesor p?r p?rdorim n? automjete.

Nj? avantazh tjet?r ?sht? se elektroliti ?sht? i ngurt? dhe jo i l?ngsh?m. ?sht? m? e leht? t? mbash gazrat n? katod? dhe anod? duke p?rdorur nj? elektrolit t? ngurt?, k?shtu q? qelizat e tilla t? karburantit jan? m? t? lira p?r t'u prodhuar. Me nj? elektrolit t? ngurt?, nuk ka probleme orientimi dhe m? pak probleme korrozioni, duke rritur jet?gjat?sin? e qeliz?s dhe p?rb?r?sve t? saj.

Oriz. 7.

5. Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? (SOFC)

Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? jan? qelizat e karburantit me temperatur? m? t? lart? t? funksionimit. Temperatura e funksionimit mund t? ndryshoj? nga 600°C n? 1000°C, duke lejuar p?rdorimin e llojeve t? ndryshme t? karburantit pa para-trajtim t? ve?ant?. P?r t? trajtuar temperatura t? tilla t? larta, elektroliti i p?rdorur ?sht? nj? oksid i holl? metalik i ngurt? n? nj? baz? qeramike, shpesh nj? aliazh i itrit dhe zirkonit, i cili ?sht? nj? p?rcjell?s i joneve t? oksigjenit (O2-). Teknologjia e p?rdorimit t? qelizave t? karburantit t? oksidit t? ngurt? ?sht? zhvilluar q? nga fundi i viteve 50 t? shekullit t? nj?zet? dhe ka dy konfigurime: planare dhe tubulare.

Elektroliti i ngurt? siguron nj? kalim t? mbyllur t? gazit nga nj? elektrod? n? tjetr?n, nd?rsa elektrolitet e l?ng?ta jan? t? vendosura n? nj? substrat poroz. Bart?si i ngarkes?s n? qelizat e karburantit t? k?tij lloji ?sht? joni i oksigjenit (O2-). N? katod?, molekulat e oksigjenit nga ajri ndahen n? nj? jon oksigjeni dhe kat?r elektrone. Jonet e oksigjenit kalojn? n?p?r elektrolit dhe bashkohen me hidrogjenin, duke krijuar kat?r elektrone t? lira. Elektronet d?rgohen p?rmes nj? qarku elektrik t? jasht?m, duke gjeneruar rrym? elektrike dhe nxeht?si t? humbur.

Oriz. 8.

Reaksioni n? anod?: 2H2 + 2O2- => 2H2O + 4e

Reaksioni n? katod?: O2 + 4e- => 2O2-

Reaksioni i p?rgjithsh?m i elementit: 2H2 + O2 => 2H2O

Efikasiteti i prodhimit t? energjis? elektrike ?sht? m? i larti nga t? gjitha qelizat e karburantit - rreth 60%. P?rve? k?saj, temperaturat e larta t? funksionimit lejojn? prodhimin e kombinuar t? energjis? termike dhe elektrike p?r t? gjeneruar avull me presion t? lart?. Kombinimi i nj? qelize karburanti me temperatur? t? lart? me nj? turbin? b?n t? mundur krijimin e nj? qelize karburanti hibride p?r t? rritur efikasitetin e gjenerimit t? energjis? elektrike deri n? 70%.

Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? funksionojn? n? temperatura shum? t? larta (600°C-1000°C), duke rezultuar n? nj? koh? t? konsiderueshme t? nevojshme p?r t? arritur kushtet optimale t? funksionimit dhe sistemi ?sht? m? i ngadalsh?m p?r t'iu p?rgjigjur ndryshimeve n? konsumin e energjis?. N? temperatura t? tilla t? larta operimi, asnj? konvertues nuk k?rkohet p?r t? rikuperuar hidrogjenin nga karburanti, duke lejuar q? termocentrali t? funksionoj? me l?nd? djeg?se relativisht t? papastra q? vijn? nga gazifikimi i qymyrit ose gazrave t? mbeturinave, etj. Qeliza e karburantit ?sht? gjithashtu e shk?lqyer p?r aplikime me fuqi t? lart?, duke p?rfshir? termocentrale industriale dhe t? m?dha qendrore. Modulet me fuqi elektrike dal?se prej 100 kW prodhohen komercialisht.

6. Qelizat e karburantit me oksidim t? drejtp?rdrejt? t? metanolit (DOMFC)

Qelizat e karburantit t? oksidimit t? drejtp?rdrejt? t? metanolit Ato p?rdoren me sukses n? fush?n e fuqizimit t? telefonave celular?, laptop?ve, si dhe n? krijimin e burimeve portative t? energjis?, gj? q? synohet p?rdorimi i elementeve t? till? n? t? ardhmen.

Dizajni i qelizave t? karburantit me oksidim t? drejtp?rdrejt? t? metanolit ?sht? i ngjash?m me modelin e qelizave t? karburantit me nj? membran? shk?mbimi protonike (MEPFC), d.m.th. Nj? polimer p?rdoret si elektrolit, dhe nj? jon hidrogjeni (proton) p?rdoret si bart?s i ngarkes?s. Por metanoli i l?ngsh?m (CH3OH) oksidohet n? prani t? ujit n? anod?, duke l?shuar CO2, jone hidrogjeni dhe elektrone, t? cilat d?rgohen p?rmes nj? qarku elektrik t? jasht?m, duke gjeneruar k?shtu nj? rrym? elektrike. Jonet e hidrogjenit kalojn? n?p?r elektrolit dhe reagojn? me oksigjenin nga ajri dhe elektronet nga qarku i jasht?m p?r t? formuar uj? n? anod?.

Reaksioni n? anod?: CH3OH + H2O => CO2 + 6H+ + 6eReaksioni n? katod?: 3/2O2 + 6H+ + 6e- => 3H2O Reaksioni i p?rgjithsh?m i elementit: CH3OH + 3/2O2 => CO2 + 2H2O Zhvillimi i qelizat e karburantit jan? prodhuar q? nga fillimi i viteve '90 t? shekullit t? nj?zet? dhe fuqia dhe efikasiteti i tyre specifik u rrit n? 40%.

K?ta element? u testuan n? intervalin e temperatur?s 50-120°C. P?r shkak t? temperaturave t? tyre t? ul?ta t? funksionimit dhe munges?s s? nevoj?s p?r nj? konvertues, qelizat e tilla t? karburantit jan? nj? kandidat kryesor p?r p?rdorim n? telefonat celular? dhe produkte t? tjera t? konsumit, si dhe n? motor?t e makinave. Avantazhi i tyre ?sht? gjithashtu madh?sia e tyre e vog?l.

7. Qelizat e karburantit t? elektrolitit polimer (PEFC)

N? rastin e qelizave t? karburantit t? elektrolitit polimer, membrana polimer p?rb?het nga fibra polimer me zona ujore n? t? cilat jonet e ujit p?r?ues H2O+ (proton, i kuq) ngjiten n? nj? molekul? uji. Molekulat e ujit paraqesin problem p?r shkak t? shk?mbimit t? ngadalt? t? joneve. Prandaj, k?rkohet nj? p?rqendrim i lart? i ujit si n? karburant ashtu edhe n? elektrodat e daljes, gj? q? kufizon temperatur?n e funksionimit n? 100°C.

8. Qelizat e karburantit me acid t? ngurt? (SFC)

N? qelizat e karburantit me acid t? ngurt?, elektroliti (CsHSO4) nuk p?rmban uj?. Prandaj, temperatura e funksionimit ?sht? 100-300°C. Rrotullimi i oksianioneve SO42 lejon q? protonet (e kuqe) t? l?vizin si? tregohet n? figur?. N? m?nyr? tipike, nj? qeliz? karburanti me acid t? ngurt? ?sht? nj? sandui? n? t? cilin nj? shtres? shum? e holl? e p?rb?rjes s? ngurt? t? acidit vendoset midis dy elektrodave q? jan? t? shtypura fort s? bashku p?r t? siguruar kontakt t? mir?. Kur nxehet, p?rb?r?si organik avullon, duke dal? p?rmes poreve n? elektroda, duke ruajtur aft?sin? e kontakteve t? shumta midis karburantit (ose oksigjenit n? skajin tjet?r t? elementit), elektrolitit dhe elektrodave.

Oriz. 9.

9. Krahasimi i karakteristikave m? t? r?nd?sishme t? qelizave t? karburantit

Oriz. 10.

10. P?rdorimi i qelizave t? karburantit n? makina

Oriz. nj?mb?dhjet?.

Oriz. 12.

V?ndi i karburantit- cfare eshte? Kur dhe si u shfaq? Pse ?sht? e nevojshme dhe pse flasin kaq shpesh p?r to n? dit?t e sotme? Cilat jan? aplikimet, karakteristikat dhe vetit? e tij? P?rparimi i pandalsh?m k?rkon p?rgjigje p?r t? gjitha k?to pyetje!

?far? ?sht? nj? qeliz? karburanti?

V?ndi i karburantit- ?sht? nj? burim i rrym?s kimike ose gjenerator elektrokimik ?sht? nj? pajisje p?r shnd?rrimin e energjis? kimike n? energji elektrike; N? jet?n moderne, burimet kimike t? energjis? p?rdoren kudo dhe jan? bateri p?r celular?, laptop?, PDA, si dhe bateri n? makina, furnizime me energji t? pand?rprer?, etj. Faza tjet?r e zhvillimit t? k?saj zone do t? jet? shp?rndarja e gjer? e qelizave t? karburantit dhe ky ?sht? nj? fakt i pakund?rshtuesh?m.

Historia e qelizave t? karburantit

Historia e qelizave t? karburantit ?sht? nj? tjet?r histori rreth asaj se si vetit? e materies, pasi u zbuluan n? Tok?, gjet?n aplikim t? gjer? larg n? hap?sir?, dhe n? fund t? mij?vje?arit u kthyen nga parajsa n? Tok?.

Gjith?ka filloi n? 1839, kur kimisti gjerman Christian Sch?nbein botoi parimet e qeliz?s s? karburantit n? Revist?n Filozofike. N? t? nj?jtin vit, nj? anglez dhe i diplomuar n? Oksford, William Robert Grove, projektoi nj? qeliz? galvanike, e quajtur m? von? qeliza galvanike Grove, e cila njihet gjithashtu si qeliza e par? e karburantit. Emri "qeliza e karburantit" iu dha shpikjes n? vitin e p?rvjetorit t? saj - n? 1889. Ludwig Mond dhe Karl Langer jan? autor?t e termit.

Pak m? par?, n? 1874, Zhyl Verni, n? romanin e tij "Ishulli misterioz", parashikoi situat?n aktuale t? energjis?, duke shkruar se "Uji nj? dit? do t? p?rdoret si l?nd? djeg?se, hidrogjeni dhe oksigjeni nga i cili p?rb?het do t? p?rdoren".

Nd?rkoh? teknologjia e re e furnizimit me energji elektrike u p?rmir?sua gradualisht dhe q? nga vitet 50 t? shekullit t? 20-t? nuk ka kaluar asnj? vit pa shpallur shpikjet m? t? fundit n? k?t? fush?. N? vitin 1958, traktori i par? i fuqizuar nga qelizat e karburantit u shfaq n? Shtetet e Bashkuara, n? 1959. u l?shua nj? furnizim me energji 5 kW p?r nj? makin? saldimi, etj. N? vitet 70, teknologjia e hidrogjenit u ngrit n? hap?sir?: aeroplan? dhe motor?t e raketave n? hidrogjen. N? vitet '60, RSC Energia zhvilloi qelizat e karburantit p?r programin h?nor Sovjetik. Programi Buran gjithashtu nuk mund t? b?nte pa to: u zhvilluan qeliza alkaline t? karburantit 10 kW. Dhe nga fundi i shekullit, qelizat e karburantit kaluan zero lart?si mbi nivelin e detit - bazuar n? to, furnizimi me energji elektrike N?ndet?se gjermane. Pas kthimit n? Tok?, lokomotiva e par? u vu n? pun? n? Shtetet e Bashkuara n? 2009. Natyrisht, n? qelizat e karburantit.

N? t? gjith? historin? e mrekullueshme t? qelizave t? karburantit, gj?ja interesante ?sht? se rrota mbetet ende nj? shpikje e njer?zimit q? nuk ka analoge n? natyr?. Fakti ?sht? se n? hartimin dhe parimin e tyre t? funksionimit, qelizat e karburantit jan? t? ngjashme me nj? qeliz? biologjike, e cila, n? fakt, ?sht? nj? qeliz? karburanti miniatur? hidrogjen-oksigjen. Si rezultat, njeriu shpiku edhe nj? her? di?ka q? natyra e ka p?rdorur p?r miliona vjet.

Parimi i funksionimit t? qelizave t? karburantit

Parimi i funksionimit t? qelizave t? karburantit ?sht? i duksh?m edhe nga kurrikula shkollore n? kimi dhe ishte pik?risht kjo q? u parashtrua n? eksperimentet e William Grove n? 1839. Puna ?sht? se procesi i elektroliz?s s? ujit (shp?rb?rja e ujit) ?sht? i kthyesh?m. Ashtu si? ?sht? e v?rtet? q? kur nj? rrym? elektrike kalon n?p?r uj?, ky i fundit ndahet n? hidrogjen dhe oksigjen, po ashtu ?sht? e kund?rta: hidrogjeni dhe oksigjeni mund t? kombinohen p?r t? prodhuar uj? dhe energji elektrike. N? eksperimentin e Grove, dy elektroda u vendos?n n? nj? dhom? n? t? cil?n pjes? t? kufizuara t? hidrogjenit dhe oksigjenit t? past?r furnizoheshin n?n presion. P?r shkak t? v?llimeve t? vogla t? gazit, si dhe p?r shkak t? vetive kimike t? elektrodave t? karbonit, n? dhom? ndodhi nj? reagim i ngadalt? me l?shimin e nxeht?sis?, ujit dhe, m? e r?nd?sishmja, formimin e nj? ndryshimi potencial midis elektrodave.

Qeliza m? e thjesht? e karburantit p?rb?het nga nj? membran? e ve?ant? q? p?rdoret si elektrolit, n? t? dy an?t e s? cil?s aplikohen elektroda pluhur. Hidrogjeni shkon n? nj?r?n an? (anod?), dhe oksigjeni (ajri) shkon n? an?n tjet?r (katod?). N? secil?n elektrod? ndodhin reaksione t? ndryshme kimike. N? anod?, hidrogjeni shp?rb?het n? nj? p?rzierje t? protoneve dhe elektroneve. N? disa qeliza t? karburantit, elektrodat jan? t? rrethuara nga nj? katalizator, zakonisht i b?r? nga platini ose metale t? tjera fisnike, q? nxit reaksionin e disociimit:

2H 2 -> 4H + + 4e -

ku H2 ?sht? nj? molekul? hidrogjeni diatomike (forma n? t? cil?n hidrogjeni ?sht? i pranish?m si gaz); H + - hidrogjen i jonizuar (proton); e - - elektron.

N? an?n e katod?s s? qeliz?s s? karburantit, protonet (q? kan? kaluar n?p?r elektrolit) dhe elektronet (q? kan? kaluar p?rmes ngarkes?s s? jashtme) rikombinohen dhe reagojn? me oksigjenin e furnizuar n? katod? p?r t? formuar uj?:

4H + + 4e - + O 2 -> 2H 2 O

Reagimi total n? nj? qeliz? karburanti shkruhet k?shtu:

2H 2 + O 2 -> 2H 2 O

Funksionimi i nj? qelize karburanti bazohet n? faktin se elektroliti lejon q? protonet t? kalojn? n?p?r t? (drejt katod?s), por elektronet jo. Elektronet l?vizin n? katod? p?rgjat? nj? qarku t? jasht?m p?r?ues. Kjo l?vizje e elektroneve ?sht? nj? rrym? elektrike q? mund t? p?rdoret p?r t? drejtuar nj? pajisje t? jashtme t? lidhur me qeliz?n e karburantit (nj? ngarkes?, si? ?sht? nj? llamb?):

N? pun?n e tyre, qelizat e karburantit p?rdorin karburant hidrogjen dhe oksigjen. M?nyra m? e leht? ?sht? me oksigjen - merret nga ajri. Hidrogjeni mund t? furnizohet drejtp?rdrejt nga nj? en? e caktuar ose duke e ndar? at? burim i jasht?m karburant (gaz natyror, benzin? ose alkool metil - metanol). N? rastin e nj? burimi t? jasht?m, ai duhet t? konvertohet kimikisht p?r t? nxjerr? hidrogjenin. Aktualisht, shumica e teknologjive t? qelizave t? karburantit q? po zhvillohen p?r pajisjet portative p?rdorin metanol.

Karakteristikat e qelizave t? karburantit

Qelizat e karburantit jan? analoge me baterit? ekzistuese n? kuptimin q? n? t? dyja rastet energjia elektrike merret nga energjia kimike. Por ka edhe dallime thelb?sore:

• ato funksionojn? vet?m p?r sa koh? q? karburanti dhe oksiduesi furnizohen nga nj? burim i jasht?m (d.m.th. nuk mund t? ruajn? energji elektrike),

  p?rb?rja kimike e elektrolitit nuk ndryshon gjat? funksionimit (qeliza e karburantit nuk ka nevoj? t? rimbushet),

  ato jan? plot?sisht t? pavarura nga energjia elektrike (nd?rsa baterit? konvencionale ruajn? energjin? nga rrjeti elektrik).

?do qeliz? e karburantit krijon tension 1V. Tensioni m? i lart? arrihet duke i lidhur ato n? seri. Rritja e fuqis? (rryma) realizohet n?p?rmjet nj? lidhjeje paralele t? kaskadave t? qelizave t? karburantit t? lidhura n? seri.

N? qelizat e karburantit nuk ka asnj? kufizim t? rrept? n? efikasitet, si ai i motor?ve me nxeht?si (efikasiteti i ciklit Carnot ?sht? efikasiteti m? i lart? i mundsh?m midis t? gjith? motor?ve me nxeht?si me t? nj?jtat temperatura minimale dhe maksimale).

Efikasitet i lart? arrihet n?p?rmjet shnd?rrimit t? drejtp?rdrejt? t? energjis? s? karburantit n? energji elektrike. Kur grupet e gjeneratorit me naft? djegin karburantin fillimisht, avulli ose gazi q? rezulton rrotullon nj? turbin? ose bosht t? nj? motori me djegie t? brendshme, i cili nga ana e tij rrotullon nj? gjenerator elektrik. Rezultati ?sht? nj? efikasitet maksimal prej 42%, por m? shpesh ?sht? rreth 35-38%. P?r m? tep?r, p?r shkak t? lidhjeve t? shumta, si dhe p?r shkak t? kufizimeve termodinamike n? maksimum Efikasiteti termik makinerive, efikasiteti ekzistues nuk ka gjasa t? rritet m? lart. P?r qelizat ekzistuese t? karburantit Efikasiteti ?sht? 60-80%,

Efikasiteti pothuajse nuk varet nga faktori i ngarkes?s,

Kapaciteti ?sht? disa her? m? i lart? sesa n? baterit? ekzistuese,

Kompletuar nuk ka emetime t? d?mshme p?r mjedisin. Lirohen vet?m avujt e past?r t? ujit dhe energjia termike (ndryshe nga gjenerator?t me naft?, t? cil?t kan? ndot?s mjedisi shter dhe q? k?rkojn? heqjen e tyre).

Llojet e qelizave t? karburantit

Qelizat e karburantit e klasifikuar sipas karakteristikave t? m?poshtme:

sipas karburantit t? p?rdorur,

nga presioni dhe temperatura e pun?s,

sipas natyr?s s? aplikimit.

N? p?rgjith?si, dallohen k?to: llojet e qelizave t? karburantit:

Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? (SOFC);

Qeliz? e karburantit me nj? qeliz? karburanti me membran? shk?mbyese protonike (PEMFC);

Celula e Kthyeshme e Karburantit (RFC);

Qeliz? e karburantit me metanol t? drejtp?rdrejt? (DMFC);

Qelizat e karburantit me karbonat t? shkrir? (MCFC);

Qelizat e karburantit me acid fosforik (PAFC);

Qelizat alkaline t? karburantit (AFC).

Nj? lloj qelize karburanti q? funksionon n? temperatura dhe presione normale duke p?rdorur hidrogjen dhe oksigjen ?sht? qeliza e membran?s s? shk?mbimit t? joneve. Uji q? rezulton nuk e tret elektrolitin e ngurt?, rrjedh posht? dhe hiqet leht?sisht.

Problemet e qelizave t? karburantit

Problemi kryesor i qelizave t? karburantit lidhet me nevoj?n p?r t? pasur hidrogjen "t? paketuar", i cili mund t? blihej lirisht. Natyrisht, problemi duhet t? zgjidhet me kalimin e koh?s, por tani p?r tani situata ngre nj? buz?qeshje t? leht?: ?far? vjen e para - pula apo veza? Qelizat e karburantit nuk jan? zhvilluar ende mjaftuesh?m p?r t? nd?rtuar fabrika hidrogjeni, por p?rparimi i tyre ?sht? i paimagjinuesh?m pa k?to fabrika. K?tu v?rejm? problemin e burimit t? hidrogjenit. Aktualisht, hidrogjeni prodhohet nga gazi natyror, por rritja e kostove t? energjis? do t? rris? edhe ?mimin e hidrogjenit. N? t? nj?jt?n koh?, n? hidrogjenin nga gazi natyror, prania e CO dhe H 2 S (sulfidi i hidrogjenit) ?sht? e pashmangshme, t? cilat helmojn? katalizatorin.

Katalizator?t e zakonsh?m t? platinit p?rdorin nj? metal shum? t? shtrenjt? dhe t? paz?vend?suesh?m - platin. Megjithat?, ky problem planifikohet t? zgjidhet duke p?rdorur katalizator? t? bazuar n? enzima, t? cilat jan? nj? substanc? e lir? dhe e prodhuar leht?sisht.

Nxeht?sia e gjeneruar ?sht? gjithashtu nj? problem. Efikasiteti do t? rritet ndjesh?m n?se nxeht?sia e krijuar drejtohet n? nj? kanal t? dobish?m - duke prodhuar energji termale p?r sistemet e furnizimit me nxeht?si, t? p?rdorura si nxeht?si e mbetur n? thithje makinat ftoh?se e k?shtu me radh?.

Qelizat e karburantit metanol (DMFC): Aplikime reale

Interesi m? i madh praktik sot jan? qelizat direkte t? karburantit t? bazuara n? metanol (Direct Methanol Fuel Cell, DMFC). Laptopi Portege M100 q? funksionon n? nj? qeliz? karburanti DMFC duket k?shtu:

Nj? qark tipik i qelizave DMFC p?rmban, p?rve? anod?s, katod?s dhe membran?s, disa komponent? shtes?: nj? fishek karburanti, nj? sensor metanoli, nj? pomp? qarkullimi t? karburantit, nj? pomp? ajri, nj? shk?mbyes nxeht?sie, etj.

Koha e funksionimit t?, p?r shembull, nj? laptop n? krahasim me baterit? ?sht? planifikuar t? rritet 4 her? (deri n? 20 or?), nj? telefon celular - deri n? 100 or? n? modalitetin aktiv dhe deri n? gjasht? muaj n? modalitetin e gatishm?ris?. Rimbushja do t? kryhet duke shtuar nj? pjes? t? metanolit t? l?ngsh?m.

Detyra kryesore ?sht? gjetja e opsioneve p?r p?rdorimin e nj? zgjidhje metanoli me p?rqendrimin m? t? lart?. Problemi ?sht? se metanoli ?sht? nj? helm mjaft i fort?, vdekjeprur?s n? doza prej disa dhjet?ra gram?sh. Por p?rqendrimi i metanolit ndikon drejtp?rdrejt n? koh?zgjatjen e funksionimit. N?se m? par? p?rdorej nj? zgjidhje 3-10% e metanolit, at?her? tashm? jan? shfaqur telefonat celular? dhe PDA q? p?rdorin nj? zgjidhje 50%, dhe n? vitin 2008, n? kushte laboratorike, specialist?t nga MTI MicroFuel Cells dhe, pak m? von?, Toshiba mor?n qelizat e karburantit. duke punuar me metanol t? past?r.

Qelizat e karburantit jan? e ardhmja!

S? fundi, e ardhmja e dukshme e qelizave t? karburantit d?shmohet nga fakti se organizata nd?rkomb?tare IEC (International Electrotechnical Commission), e cila p?rcakton standardet industriale p?r pajisjet elektronike, ka njoftuar tashm? krijimin e nj? grupi pune p?r zhvillimin e nj? standardi nd?rkomb?tar p?r qelizat e karburantit n? miniatur?. .

Pjesa 1

Ky artikull shqyrton m? n? detaje parimin e funksionimit t? qelizave t? karburantit, modelin, klasifikimin, avantazhet dhe disavantazhet e tyre, shtrirjen e aplikimit, efikasitetin, historin? e krijimit dhe perspektivat moderne p?r p?rdorim. N? pjes?n e dyt? t? artikullit, i cili do t? publikohet n? numrin e ardhsh?m t? revist?s ABOK, ofron shembuj t? objekteve ku lloje t? ndryshme t? qelizave t? karburantit jan? p?rdorur si burime t? ngrohjes dhe furnizimit me energji elektrike (ose vet?m furnizim me energji elektrike).

Prezantimi

Qelizat e karburantit jan? nj? m?nyr? shum? efikase, e besueshme, e q?ndrueshme dhe miq?sore me mjedisin p?r t? gjeneruar energji.

Fillimisht t? p?rdorura vet?m n? industrin? hap?sinore, qelizat e karburantit tani p?rdoren gjithnj? e m? shum? zona t? ndryshme- si termocentrale stacionare, burime autonome furnizime me ngrohje dhe energji p?r nd?rtesa, motor? automjetesh, furnizime me energji elektrike p?r laptop? dhe telefona celular?. Disa nga k?to pajisje jan? prototipe laboratorike, disa po i n?nshtrohen testeve t? para-prodhimit ose p?rdoren p?r q?llime demonstrimi, por shum? modele prodhohen n? mas? dhe p?rdoren n? projekte komerciale.

Celula e karburantit (gjenerator elektrokimik) ?sht? nj? pajisje q? konverton energjin? kimike t? karburantit (hidrogjen) n? energji elektrike drejtp?rdrejt n? procesin e nj? reaksioni elektrokimik, n? krahasim me teknologjit? tradicionale, t? cilat p?rfshijn? djegien e ngurt?, t? l?ng?t dhe karburant i gazt?. Shnd?rrimi i drejtp?rdrejt? elektrokimik i karburantit ?sht? shum? efektiv dhe t?rheq?s nga pik?pamja mjedisore, pasi procesi i funksionimit prodhon nj? sasi minimale t? ndot?sve dhe nuk ka zhurm? ose dridhje t? fort?.

Nga pik?pamja praktike, nj? qeliz? karburanti i ngjan nj? baterie voltaike konvencionale. Dallimi ?sht? se bateria fillimisht ?sht? e ngarkuar, d.m.th., e mbushur me "karburant". Gjat? funksionimit, "karburanti" konsumohet dhe bateria shkarkohet. Ndryshe nga nj? bateri, nj? qeliz? karburanti p?rdor karburantin e furnizuar nga nj? burim i jasht?m p?r t? prodhuar energji elektrike (Fig. 1).

P?r t? prodhuar energji elektrike, jo vet?m hidrogjeni i past?r mund t? p?rdoret, por edhe l?nd? t? tjera t? para q? p?rmbajn? hidrogjen, p?r shembull, gaz natyror, amoniak, metanol ose benzin?. Ajri i zakonsh?m p?rdoret si burim oksigjeni, gjithashtu i nevojsh?m p?r reaksionin.

Kur p?rdoret hidrogjeni i past?r si l?nd? djeg?se, produktet e reaksionit, p?rve? energjis? elektrike, jan? nxeht?sia dhe uji (ose avujt e ujit), d.m.th., gazrat q? shkaktojn? ndotjen e ajrit ose shkaktojn? efektin serr? nuk emetohen n? atmosfer?. N?se nj? l?nd? ushqyese q? p?rmban hidrogjen, si gazi natyror, p?rdoret si l?nd? djeg?se, gazet e tjera si karboni dhe oksidet e azotit do t? jen? nj? n?nprodukt i reaksionit, por sasia ?sht? shum? m? e ul?t se kur digjet e nj?jta sasi natyrale. gazit.

Procesi i konvertimit kimik t? karburantit p?r t? prodhuar hidrogjen quhet reformim, dhe pajisja p?rkat?se quhet reformator.

Avantazhet dhe disavantazhet e qelizave t? karburantit

Qelizat e karburantit jan? m? efikase n? energji sesa motor?t me djegie t? brendshme, sepse nuk ka kufizim termodinamik t? efikasitetit t? energjis? p?r qelizat e karburantit. Koeficient veprim i dobish?m qelizat e karburantit ?sht? 50%, nd?rsa efikasiteti i motor?ve me djegie t? brendshme ?sht? 12-15%, dhe efikasiteti i termocentraleve me turbina me avull nuk kalon 40%. Duke p?rdorur nxeht?sin? dhe ujin, efikasiteti i qelizave t? karburantit rritet edhe m? tej.

Ndryshe nga, p?r shembull, motor?t me djegie t? brendshme, efikasiteti i qelizave t? karburantit mbetet shum? i lart? edhe kur ato nuk funksionojn? me fuqi t? plot?. P?rve? k?saj, fuqia e qelizave t? karburantit mund t? rritet thjesht duke shtuar nj?si individuale, nd?rsa efikasiteti nuk ndryshon, d.m.th. instalimet e m?dha jan? po aq efikase sa ato t? vogla. K?to rrethana b?jn? t? mundur zgjedhjen shum? fleksib?l t? p?rb?rjes s? pajisjeve n? p?rputhje me d?shirat e klientit dhe p?rfundimisht ?ojn? n? nj? ulje t? kostove t? pajisjeve.

Nj? avantazh i r?nd?sish?m i qelizave t? karburantit ?sht? mir?dash?sia e tyre mjedisore. Emetimet e qelizave t? karburantit jan? aq t? ul?ta sa q? n? disa zona t? Shteteve t? Bashkuara nuk k?rkohet q? t? operojn?. leje speciale nga agjencit? qeveritare q? monitorojn? cil?sin? e ajrit.

Qelizat e karburantit mund t? vendosen direkt n? nj? nd?rtes?, duke reduktuar humbjet gjat? transportit t? energjis? dhe nxeht?sia e gjeneruar si rezultat i reaksionit mund t? p?rdoret p?r t? furnizuar nd?rtes?n me ngrohje ose uj? t? nxeht?. Burimet autonome t? nxeht?sis? dhe energjis? elektrike mund t? jen? shum? t? dobishme n? zona t? larg?ta dhe n? rajone t? karakterizuara nga mungesa e energjis? elektrike dhe cmim i larte, por n? t? nj?jt?n koh? ka rezerva t? l?nd?ve t? para q? p?rmbajn? hidrogjen (naft?, gaz natyror).

P?rpar?sit? e qelizave t? karburantit jan? gjithashtu disponueshm?ria e karburantit, besueshm?ria (nuk ka pjes? l?viz?se n? nj? qeliz? karburanti), q?ndrueshm?ria dhe leht?sia e funksionimit.

Nj? nga disavantazhet kryesore t? qelizave t? karburantit sot ?sht? kostoja e tyre relativisht e lart?, por ky disavantazh mund t? tejkalohet s? shpejti - gjithnj? e m? shum? kompani po prodhojn? mostra komerciale t? qelizave t? karburantit, ato vazhdimisht p?rmir?sohen dhe kostoja e tyre po zvog?lohet.

M?nyra m? efektive ?sht? p?rdorimi i hidrogjenit t? past?r si l?nd? djeg?se, por kjo do t? k?rkoj? krijimin e nj? infrastrukture t? ve?ant? p?r prodhimin dhe transportin e tij. Aktualisht, t? gjitha modelet komerciale p?rdorin gaz natyror dhe l?nd? djeg?se t? ngjashme. Automjetet mund t? p?rdorin benzin? t? rregullt, e cila do t? lejoj? ruajtjen e rrjetit ekzistues t? zhvilluar t? pikave t? karburantit. Sidoqoft?, p?rdorimi i nj? karburanti t? till? ?on n? emetime t? d?mshme n? atmosfer? (megjith?se shum? t? ul?ta) dhe komplikon (dhe p?r rrjedhoj? rrit koston e) qeliz?s s? karburantit. N? t? ardhmen, ?sht? duke u shqyrtuar mund?sia e p?rdorimit t? burimeve t? rinovueshme t? energjis? miq?sore me mjedisin (p?r shembull, energjia diellore ose e er?s) p?r t? dekompozuar ujin n? hidrogjen dhe oksigjen duke p?rdorur elektroliz?, dhe m? pas konvertimin e karburantit q? rezulton n? nj? qeliz? karburanti. Impiante t? tilla t? kombinuara, q? funksionojn? n? nj? cik?l t? mbyllur, mund t? p?rfaq?sojn? nj? burim energjie plot?sisht miq?sore me mjedisin, t? besuesh?m, t? q?ndruesh?m dhe efikas.

Nj? ve?ori tjet?r e qelizave t? karburantit ?sht? se ato jan? m? efikase kur p?rdorin energji elektrike dhe termike nj?koh?sisht. Megjithat?, jo ?do objekt ka mund?si t? shfryt?zoj? energjin? termike. N?se qelizat e karburantit p?rdoren vet?m p?r t? gjeneruar energji elektrike, efikasiteti i tyre zvog?lohet, megjith?se tejkalon efikasitetin e instalimeve "tradicionale".

Historia dhe p?rdorimi modern i qelizave t? karburantit

Parimi i funksionimit t? qelizave t? karburantit u zbulua n? 1839. Shkenc?tari anglez William Robert Grove (1811-1896) zbuloi se procesi i elektroliz?s - zb?rthimi i ujit n? hidrogjen dhe oksigjen p?rmes rrym?s elektrike - ?sht? i kthyesh?m, d.m.th. hidrogjeni dhe oksigjeni mund t? kombinohen n? molekula uji pa djegie, por me lirimin. t? nxeht?sis? dhe rrym?s elektrike. Grove e quajti pajisjen n? t? cil?n ishte i mundur nj? reagim i till? nj? "bateri gazi", e cila ishte qeliza e par? e karburantit.

Zhvillimi aktiv i teknologjive p?r p?rdorimin e qelizave t? karburantit filloi pas Luft?s s? Dyt? Bot?rore, dhe ?sht? i lidhur me industrin? e hap?sir?s ajrore. N? k?t? koh?, po kryhej nj? k?rkim p?r nj? burim energjie efektiv dhe t? besuesh?m, por n? t? nj?jt?n koh? mjaft kompakt. N? vitet 1960, specialist?t e NASA-s (Administrata Komb?tare e Aeronautik?s dhe Hap?sir?s, NASA) zgjodh?n qelizat e karburantit si burim energjie p?r anijen kozmike t? programeve Apollo (fluturime me pilot n? H?n?), Apollo-Soyuz, Gemini dhe Skylab. Anija kozmike Apollo p?rdori tre impiante 1.5 kW (pika maksimale 2.2 kW) duke p?rdorur hidrogjen dhe oksigjen kriogjenik p?r t? prodhuar energji elektrike, nxeht?si dhe uj?. Masa e ?do instalimi ishte 113 kg. K?to tre qeliza funksiononin paralelisht, por energjia e gjeneruar nga nj? nj?si ishte e mjaftueshme p?r nj? kthim t? sigurt. Gjat? 18 fluturimeve, qelizat e karburantit funksionuan p?r gjithsej 10,000 or? pa asnj? d?shtim. Aktualisht, qelizat e karburantit p?rdoren n? Space Shuttle, i cili p?rdor tre nj?si 12 W p?r t? gjeneruar t? gjith? energjin? elektrike n? bordin e anijes kozmike (Fig. 2). Uji i p?rftuar si rezultat i reaksionit elektrokimik p?rdoret si uj? i pijsh?m dhe gjithashtu p?r pajisje ftoh?se.

N? vendin ton? u punua edhe p?r krijimin e qelizave t? karburantit p?r p?rdorim n? astronautik?. P?r shembull, qelizat e karburantit u p?rdor?n p?r t? fuqizuar anijen kozmike t? rip?rdorshme sovjetike Buran.

Zhvillimi i metodave p?r p?rdorimin komercial t? qelizave t? karburantit filloi n? mesin e viteve 1960. K?to zhvillime u financuan pjes?risht nga organizatat qeveritare.

Aktualisht, zhvillimi i teknologjive p?r p?rdorimin e qelizave t? karburantit po vazhdon n? disa drejtime. Ky ?sht? krijimi i termocentraleve t? pal?vizshme n? qelizat e karburantit (si p?r furnizim t? centralizuar ashtu edhe t? decentralizuar me energji), termocentrale p?r automjete (jan? krijuar mostra makinash dhe autobus?sh n? qelizat e karburantit, p?rfshir? k?tu edhe n? vendin ton?) (Fig. 3) dhe gjithashtu furnizime me energji elektrike p?r pajisje t? ndryshme celulare (kompjuter? laptop, telefona celular? etj.) (Fig. 4).

Shembuj t? p?rdorimit t? qelizave t? karburantit n? fusha t? ndryshme jan? dh?n? n? Tabel?n. 1.

Nj? nga modelet e para komerciale t? qelizave t? karburantit i projektuar p?r furnizim autonom me ngrohje dhe energji elektrike t? nd?rtesave ishte PC25 Model A, i prodhuar nga ONSI Corporation (tani United Technologies, Inc.). Kjo qeliz? karburanti me fuqi nominale 200 kW ?sht? nj? lloj qelize me elektrolit t? bazuar n? acidin fosforik (Fosforik Acid Fuel Cells, PAFC). Numri "25" n? emrin e modelit n?nkupton numrin serial t? modelit. Shumica e modeleve t? m?parshme ishin nj?si eksperimentale ose testuese, si modeli "PC11" 12.5 kW i prezantuar n? vitet 1970. Modelet e reja rrit?n fuqin? e nxjerr? nga nj? qeliz? individuale e karburantit dhe gjithashtu reduktuan koston p?r kilovat t? energjis? s? prodhuar. Aktualisht, nj? nga modelet komerciale m? efikase ?sht? qeliza e karburantit PC25 Model C. Ashtu si Modeli A, kjo ?sht? nj? qeliz? karburanti PAFC plot?sisht automatike 200 kW e krijuar p?r instalim n? vend si nj? burim i pavarur i nxeht?sis? dhe energjis?. Nj? qeliz? e till? karburanti mund t? instalohet jasht? nj? nd?rtese. Nga jasht?, ?sht? nj? paralelipiped 5,5 m i gjat?, 3 m i gjer? dhe i lart?, me pesh? 18,140 kg. Dallimi nga modelet e m?parshme ?sht? nj? reformues i p?rmir?suar dhe nj? densitet m? i lart? i rrym?s.

N? disa lloje t? qelizave t? karburantit procesi kimik mund t? kthehet mbrapsht: duke aplikuar nj? ndryshim potencial n? elektroda, uji mund t? zb?rthehet n? hidrogjen dhe oksigjen, t? cil?t mblidhen n? elektrodat poroze. Kur lidhet nj? ngarkes?, nj? qeliz? e till? rigjeneruese e karburantit do t? filloj? t? prodhoj? energji elektrike.

Nj? drejtim premtues p?r p?rdorimin e qelizave t? karburantit ?sht? p?rdorimi i tyre n? lidhje me burimet e rinovueshme t? energjis?, p?r shembull, panelet fotovoltaike ose termocentralet e er?s. Kjo teknologji ju lejon t? shmangni plot?sisht ndotjen e ajrit. Nj? sistem i ngjash?m ?sht? planifikuar t? krijohet, p?r shembull, n? Qendr?n e Trajnimit Adam Joseph Lewis n? Oberlin (shih ABOK, 2002, nr. 5, f. 10). Aktualisht, nj? nga burimet e energjis? n? k?t? godin? ?sht? Panele diellore. S? bashku me specialist?t e NASA-s, ?sht? zhvilluar nj? projekt p?r p?rdorimin e paneleve fotovoltaike p?r t? prodhuar hidrogjen dhe oksigjen nga uji me elektroliz?. Hidrogjeni m? pas p?rdoret n? qelizat e karburantit p?r t? prodhuar energji elektrike dhe uj? t? nxeht?. Kjo do t? lejoj? q? nd?rtesa t? ruaj? funksionalitetin e t? gjitha sistemeve gjat? dit?ve me re dhe gjat? nat?s.

Parimi i funksionimit t? qelizave t? karburantit

Le t? shqyrtojm? parimin e funksionimit t? nj? qelize karburanti duke p?rdorur shembullin e nj? elementi t? thjesht? me nj? membran? shk?mbimi t? protonit (Membrana e Shk?mbimit t? Protonit, PEM). Nj? qeliz? e till? p?rb?het nga nj? membran? polimer e vendosur midis nj? anode (elektrod? pozitive) dhe nj? katode (elektrod? negative) s? bashku me katalizator?t anod? dhe katod?. Membrana polimer p?rdoret si elektrolit. Diagrami i elementit PEM ?sht? paraqitur n? Fig. 5.

Membrana e shk?mbimit t? protoneve (PEM) ?sht? nj? membran? e holl? (rreth 2-7 flet? letre t? trasha) e ngurt?. p?rb?rje organike. Kjo membran? funksionon si nj? elektrolit: ndan nj? substanc? n? jone t? ngarkuar pozitivisht dhe negativisht n? prani t? ujit.

Nj? proces oksidimi ndodh n? anod?, dhe nj? proces reduktimi ndodh n? katod?. Anoda dhe katoda n? nj? qeliz? PEM jan? b?r? nga nj? material poroz, i cili ?sht? nj? p?rzierje e grimcave t? karbonit dhe platinit. Platini vepron si nj? katalizator q? nxit reaksionin e disociimit. Anoda dhe katoda b?hen poroze p?r kalimin e lir? t? hidrogjenit dhe oksigjenit p?rmes tyre, p?rkat?sisht.

Anoda dhe katoda vendosen midis dy pllakave metalike, t? cilat furnizojn? me hidrogjen dhe oksigjen anod?s dhe katod?s dhe largojn? nxeht?sin? dhe ujin, si dhe energjin? elektrike.

Molekulat e hidrogjenit kalojn? p?rmes kanaleve n? pllak? n? anod?, ku molekulat zb?rthehen n? atome individuale (Fig. 6).

M? pas, si rezultat i kimisorbimit n? prani t? nj? katalizatori, atomet e hidrogjenit, secili duke hequr dor? nga nj? elektron e –, shnd?rrohen n? jone hidrogjeni H+ t? ngarkuar pozitivisht, pra protone (Fig. 7).

Jonet e hidrogjenit t? ngarkuar pozitivisht (protonet) shp?rndahen p?rmes membran?s n? katod?, dhe rrjedha e elektroneve drejtohet n? katod? p?rmes nj? qarku elektrik t? jasht?m me t? cilin ?sht? lidhur ngarkesa (konsumatori i energjis? elektrike) (Fig. 8).

Oksigjeni i furnizuar n? katod?, n? prani t? nj? katalizatori, hyn n? nj? reaksion kimik me jonet e hidrogjenit (protonet) nga membrana e shk?mbimit t? protoneve dhe elektronet nga qarku elektrik i jasht?m (Fig. 9). Si rezultat i nj? reaksioni kimik, formohet uji.

Reaksioni kimik n? llojet e tjera t? qelizave t? karburantit (p?r shembull, me nj? elektrolit acid, i cili p?rdor nj? zgjidhje t? acidit ortofosforik H 3 PO 4) ?sht? absolutisht identik me reaksionin kimik n? nj? qeliz? karburanti me nj? membran? shk?mbimi proton.

N? ?do qeliz? t? karburantit, nj? pjes? e energjis? nga nj? reaksion kimik l?shohet si nxeht?si.

Rrjedha e elektroneve n? nj? qark t? jasht?m ?sht? nj? rrym? e drejtp?rdrejt? q? p?rdoret p?r t? kryer pun?. Hapja e qarkut t? jasht?m ose ndalimi i l?vizjes s? joneve t? hidrogjenit ndalon reaksionin kimik.

Sasia e energjis? elektrike t? prodhuar nga nj? qeliz? karburanti varet nga lloji i qeliz?s s? karburantit, dimensionet gjeometrike, temperatura, presioni i gazit. Nj? qeliz? e ve?ant? karburanti siguron nj? EMF m? pak se 1,16 V. Madh?sia e qelizave t? karburantit mund t? rritet, por n? praktik? p?rdoren disa element? t? lidhur me bateri (Fig. 10).

Dizajni i qelizave t? karburantit

Le t? shohim modelin e nj? qelize karburanti duke p?rdorur PC25 Model C si shembull. Diagrami i qelizave t? karburantit ?sht? paraqitur n? Fig. nj?mb?dhjet?.

Qeliza e karburantit PC25 Model C p?rb?het nga tre pjes? kryesore: procesori i karburantit, seksioni aktual i prodhimit t? energjis? dhe konverteri i tensionit.

Pjesa kryesore e qeliz?s s? karburantit - seksioni i prodhimit t? energjis? - ?sht? nj? bateri e p?rb?r? nga 256 individ? qelizat e karburantit. Elektrodat e qelizave t? karburantit p?rmbajn? nj? katalizator platini. K?to qeliza prodhojn? nj? rrym? elektrike konstante prej 1400 amper n? 155 volt. Dimensionet e bateris? jan? af?rsisht 2.9 m n? gjat?si dhe 0.9 m n? gjer?si dhe lart?si.

Meqen?se procesi elektrokimik zhvillohet n? nj? temperatur? prej 177 °C, ?sht? e nevojshme t? ngrohni baterin? n? momentin e fillimit dhe t? hiqni nxeht?sin? prej saj gjat? funksionimit. P?r ta arritur k?t?, qeliza e karburantit p?rfshin nj? qark t? ve?ant? uji, dhe bateria ?sht? e pajisur me pllaka speciale ftoh?se.

Procesori i karburantit konverton gazin natyror n? hidrogjen t? nevojsh?m p?r nj? reaksion elektrokimik. Ky proces quhet reformim. Elementi kryesor i procesorit t? karburantit ?sht? reformatori. N? reformator, gazi natyror (ose l?nd? djeg?se tjet?r q? p?rmban hidrogjen) reagon me avujt e ujit n? temperatur? t? lart? (900 °C) dhe presion t? lart? n? prani t? nj? katalizatori nikeli. N? k?t? rast, ndodhin reaksionet kimike t? m?poshtme:

CH 4 (metan) + H 2 O 3H 2 + CO

(reaksioni ?sht? endotermik, me p?rthithje t? nxeht?sis?);

CO + H 2 O H 2 + CO 2

(reagimi ?sht? ekzotermik, duke l?shuar nxeht?si).

Reagimi i p?rgjithsh?m shprehet me ekuacionin:

CH 4 (metan) + 2H 2 O 4H 2 + CO 2

(reaksioni ?sht? endotermik, me p?rthithje t? nxeht?sis?).

P?r t? siguruar temperatur?n e lart? t? nevojshme p?r konvertimin e gazit natyror, nj? pjes? e karburantit t? shpenzuar nga grumbulli i qelizave t? karburantit drejtohet n? nj? djeg?s, i cili ruan temperatur?n e k?rkuar t? reformatorit.

Avulli i nevojsh?m p?r reformim gjenerohet nga kondensata e krijuar gjat? funksionimit t? qeliz?s s? karburantit. Kjo p?rdor nxeht?sin? e hequr nga bateria e qelizave t? karburantit (Fig. 12).

Stafi i qelizave t? karburantit prodhon nj? rrym? direkte me nd?rprerje q? ?sht? me tension t? ul?t dhe rrym? t? lart?. P?r ta kthyer at? n? rrym? alternative, duke p?rmbushur standardet e industris?, p?rdoret nj? konvertues i tensionit. P?rve? k?saj, nj?sia e konvertuesit t? tensionit p?rfshin pajisje t? ndryshme kontrolli dhe qarqe t? nd?rlidhjes s? siguris? q? lejojn? q? qeliza e karburantit t? fiket n? rast t? d?shtimeve t? ndryshme.

N? nj? qeliz? t? till? karburanti, af?rsisht 40% e energjis? s? karburantit mund t? shnd?rrohet n? energji elektrike. P?raf?rsisht e nj?jta sasi, rreth 40% e energjis? s? karburantit, mund t? shnd?rrohet n? energji termike, e cila m? pas p?rdoret si burim nxeht?sie p?r ngrohje, furnizim me uj? t? nxeht? dhe q?llime t? ngjashme. K?shtu, efikasiteti total i nj? instalimi t? till? mund t? arrij? 80%.

Nj? avantazh i r?nd?sish?m i nj? burimi t? till? t? nxeht?sis? dhe energjis? elektrike ?sht? mund?sia e funksionimit t? tij automatik. P?r mir?mbajtjen, pronar?t e objektit ku ?sht? instaluar qeliza e karburantit nuk kan? nevoj? t? mbajn? personel t? trajnuar posa??risht - mir?mbajtja periodike mund t? kryhet nga punonj?sit e organizat?s operative.

Llojet e qelizave t? karburantit

Aktualisht, njihen disa lloje t? qelizave t? karburantit, t? cilat ndryshojn? n? p?rb?rjen e elektrolitit t? p?rdorur. Kat?r llojet e m?poshtme jan? m? t? p?rhapura (Tabela 2):

1. Qelizat e karburantit me nj? membran? shk?mbimi protonike (Proton Exchange Membrane Fuel Cells, PEMFC).

2. Qelizat e karburantit me baz? acidin ortofosforik (Phosphoric Acid Fuel Cells, PAFC).

3. Qelizat e karburantit t? bazuara n? karbonat t? shkrir? (Molten Carbonate Fuel Cells, MCFC).

4. Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? (SOFC). Aktualisht, flota m? e madhe e qelizave t? karburantit bazohet n? teknologjin? PAFC.

Nje nga karakteristikat kryesore lloje t? ndryshme t? qelizave t? karburantit ?sht? temperatura e funksionimit. N? shum? m?nyra, ?sht? temperatura q? p?rcakton zon?n e aplikimit t? qelizave t? karburantit. P?r shembull, temperaturat e larta jan? kritike p?r laptop?t, k?shtu q? qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protonit me temperatura t? ul?ta funksionimi po zhvillohen p?r k?t? segment t? tregut.

P?r furnizimin me energji autonome t? nd?rtesave k?rkohen qeliza karburanti me fuqi t? lart? t? instaluar, dhe n? t? nj?jt?n koh? ekziston mund?sia e p?rdorimit t? energjis? termike, k?shtu q? p?r k?to q?llime mund t? p?rdoren lloje t? tjera t? qelizave t? karburantit.

Qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protonit (PEMFC)

K?to qeliza karburanti funksionojn? n? temperatura relativisht t? ul?ta funksionimi (60-160 °C). Ata kan? nj? densitet t? lart? t? energjis?, ju lejojn? t? rregulloni shpejt fuqin? e daljes dhe mund t? ndizen shpejt. Disavantazhi i k?tij lloji elementi jan? k?rkesat e larta p?r cil?sin? e karburantit, pasi karburanti i kontaminuar mund t? d?mtoj? membran?n. Fuqia e vler?suar e k?tij lloji t? qelizave t? karburantit ?sht? 1-100 kW.

Qelizat e karburantit t? membran?s s? shk?mbimit t? protonit u zhvilluan fillimisht nga General Electric n? vitet 1960 p?r NASA-n. Ky lloj qelize karburanti p?rdor nj? elektrolit polimer n? gjendje t? ngurt? t? quajtur Membrana e Shk?mbimit t? Protonit (PEM). Protonet mund t? l?vizin p?rmes membran?s s? shk?mbimit t? protonit, por elektronet nuk mund t? kalojn? n?p?r t?, duke rezultuar n? nj? ndryshim potencial midis katod?s dhe anod?s. P?r shkak t? thjesht?sis? dhe besueshm?ris? s? tyre, qelizat e tilla t? karburantit jan? p?rdorur si burim energjie n? anijet kozmike me njer?z. anije kozmike Binjak?t.

Ky lloj i qelizave t? karburantit p?rdoret si burim energjie p?r gam? t? gjer? pajisje t? ndryshme, duke p?rfshir? mostrat dhe prototipet e para-prodhimit, nga telefonat celular? tek autobus?t dhe sistemet e pal?vizshme t? energjis?. Temperatura e ul?t e funksionimit lejon q? qelizat e tilla t? p?rdoren p?r t? fuqizuar lloje t? ndryshme t? pajisjeve elektronike komplekse. P?rdorimi i tyre ?sht? m? pak efektiv si nj? burim furnizimi me ngrohje dhe energji elektrike p?r nd?rtesat publike dhe industriale, ku k?rkohen v?llime t? m?dha t? energjis? termike. N? t? nj?jt?n koh?, element? t? till? jan? premtues si nj? burim autonom i furnizimit me energji elektrike p?r nd?rtesat e vogla t? banimit, si? jan? vilat e nd?rtuara n? rajone me klim? t? nxeht?.

Qelizat e karburantit t? acidit fosforik (PAFC)

Testet e qelizave t? karburantit t? k?tij lloji u kryen tashm? n? fillim t? viteve 1970. Gama e temperatur?s s? funksionimit - 150-200 °C. Fusha kryesore e aplikimit ?sht? burimet autonome t? ngrohjes dhe furnizimit me energji elektrike me fuqi t? mesme (rreth 200 kW).

K?to qeliza karburanti p?rdorin nj? zgjidhje t? acidit fosforik si elektrolit. Elektrodat jan? b?r? prej letre t? veshur me karbon n? t? cil?n shp?rndahet nj? katalizator platini.

Efikasiteti elektrik i qelizave t? karburantit PAFC ?sht? 37-42%. Megjithat?, meqen?se k?to qeliza karburanti funksionojn? n? nj? temperatur? mjaft t? lart?, ?sht? e mundur t? p?rdoret avulli i krijuar si rezultat i funksionimit. N? k?t? rast, efikasiteti i p?rgjithsh?m mund t? arrij? 80%.

P?r t? prodhuar energji, l?nd?t ushqyese q? p?rmbajn? hidrogjen duhet t? shnd?rrohen n? hidrogjen t? past?r p?rmes nj? procesi reformimi. P?r shembull, n?se benzina p?rdoret si l?nd? djeg?se, ?sht? e nevojshme t? hiqni p?rb?rjet q? p?rmbajn? squfur, pasi squfuri mund t? d?mtoj? katalizatorin e platinit.

Qelizat e karburantit PAFC ishin qelizat e para komerciale t? karburantit q? u p?rdor?n ekonomikisht. Modeli m? i zakonsh?m ishte qeliza e karburantit PC25 200 kW, e prodhuar nga ONSI Corporation (tani United Technologies, Inc.) (Fig. 13). P?r shembull, k?ta element? p?rdoren si burim energjie termike dhe elektrike n? stacionin e policis? n? Central Park n? Nju Jork ose si burim shtes? energjie n? nd?rtes?n Conde Nast & Four Times Square. M? s? shumti instalim i madh Ky lloj ?sht? duke u testuar si nj? termocentral 11 MW i vendosur n? Japoni.

Qelizat e karburantit t? acidit fosforik p?rdoren gjithashtu si burim energjie n? automjete. P?r shembull, n? vitin 1994, H-Power Corp., Universiteti Georgetown dhe Departamenti i Energjis? i SHBA pajis?n nj? autobus termocentrali fuqi 50 kW.

Qelizat e karburantit me karbonat t? shkrir? (MCFC)

Qelizat e karburantit t? k?tij lloji funksionojn? n? temperatura shum? t? larta - 600-700 °C. K?to temperatura funksionimi lejojn? q? karburanti t? p?rdoret drejtp?rdrejt n? vet? qeliz?n, pa p?rdorimin e nj? reformuesi t? ve?ant?. Ky proces u quajt “reform? e brendshme”. Kjo b?n t? mundur thjeshtimin e ndjesh?m t? dizajnit t? qeliz?s s? karburantit.

Qelizat e karburantit t? bazuara n? karbonat t? shkrir? k?rkojn? nj? koh? t? konsiderueshme fillimi dhe nuk lejojn? rregullimin e menj?hersh?m t? fuqis? dal?se, k?shtu q? zona kryesore e aplikimit t? tyre jan? burime t? m?dha stacionare t? energjis? termike dhe elektrike. Megjithat?, ato karakterizohen nga efikasitet i lart? i konvertimit t? karburantit - 60% efikasitet elektrik dhe deri n? 85% efikasitet i p?rgjithsh?m.

N? k?t? lloj qelize karburanti, elektroliti p?rb?het nga karbonat kaliumi dhe krip?ra karbonat litiumi t? ngrohura n? af?rsisht 650 °C. N? k?to kushte, krip?rat jan? n? gjendje t? shkrir?, duke formuar nj? elektrolit. N? anod?, hidrogjeni reagon me jonet CO 3, duke formuar uj?, dioksid karboni dhe duke l?shuar elektrone, t? cilat d?rgohen n? qarkun e jasht?m, dhe n? katod?, oksigjeni nd?rvepron me dioksidin e karbonit dhe elektronet nga qarku i jasht?m, duke formuar p?rs?ri jonet CO 3 .

Mostrat laboratorike t? qelizave t? karburantit t? k?tij lloji u krijuan n? fund t? viteve 1950 nga shkenc?tar?t holandez? G. H. J. Broers dhe J. A. A. Ketelaar. N? vitet 1960, inxhinieri Francis T. Bacon, nj? pasardh?s i shkrimtarit dhe shkenc?tarit t? famsh?m anglez t? shekullit t? 17-t?, punoi me k?to qeliza, kjo ?sht? arsyeja pse qelizat e karburantit MCFC quhen ndonj?her? qeliza Bacon. N? programet e NASA-s Apollo, Apollo-Soyuz dhe Scylab, k?to qeliza karburanti u p?rdor?n si burim furnizimi me energji (Fig. 14). Gjat? t? nj?jtave vite, departamenti ushtarak amerikan testoi disa mostra t? qelizave t? karburantit MCFC t? prodhuara nga Texas Instruments, t? cilat p?rdor?n benzin? ushtarake si l?nd? djeg?se. N? mesin e viteve 1970, Departamenti Amerikan i Energjis? filloi k?rkimin p?r t? krijuar nj? qeliz? t? pal?vizshme t? karburantit t? bazuar n? karbonat t? shkrir? t? p?rshtatshme p?r p?rdorim praktik. N? vitet 1990, u prezantuan nj? num?r instalimesh komerciale me fuqi nominale deri n? 250 kW, p?r shembull n? Stacionin Ajror Detar t? SHBA Miramar n? Kaliforni. N? vitin 1996, FuelCell Energy, Inc. nisi nj? fabrik? para-prodhimi 2 MW n? Santa Clara, Kaliforni.

Qelizat e karburantit me oksid n? gjendje t? ngurt? (SOFC)

Qelizat e karburantit me oksid n? gjendje t? ngurt? jan? t? thjeshta n? dizajn dhe funksionojn? n? temperatura shum? t? larta - 700-1000 °C. Temperaturat e tilla t? larta lejojn? p?rdorimin e karburantit relativisht "t? ndotur", t? parafinuar. T? nj?jtat ve?ori si ato t? qelizave t? karburantit t? bazuara n? karbonat t? shkrir? p?rcaktojn? nj? fush? t? ngjashme aplikimi - burime t? m?dha stacionare t? energjis? termike dhe elektrike.

Qelizat e karburantit me oksid t? ngurt? jan? strukturalisht t? ndryshme nga qelizat e karburantit t? bazuara n? teknologjit? PAFC dhe MCFC. Anoda, katoda dhe elektroliti jan? b?r? nga klasa t? ve?anta t? qeramik?s. Elektroliti m? i p?rdorur ?sht? nj? p?rzierje e oksidit t? zirkonit dhe oksidit t? kalciumit, por mund t? p?rdoren okside t? tjera. Elektroliti formon nj? rrjet? kristalore t? veshur n? t? dy an?t me material elektrod? poroz. Strukturisht, element? t? till? b?hen n? form?n e tubave ose d?rrasave t? sheshta, gj? q? b?n t? mundur p?rdorimin e teknologjive t? p?rdorura gjer?sisht n? industrin? elektronike n? prodhimin e tyre. Si rezultat, qelizat e karburantit t? oksidit n? gjendje t? ngurt? mund t? funksionojn? n? temperatura shum? t? larta, duke i b?r? ato t? dobishme p?r prodhimin e energjis? elektrike dhe termike.

N? temperatura t? larta t? funksionimit, jonet e oksigjenit formohen n? katod?, t? cilat migrojn? p?rmes rrjet?s kristalore n? anod?, ku nd?rveprojn? me jonet e hidrogjenit, duke formuar uj? dhe duke l?shuar elektrone t? lira. N? k?t? rast, hidrogjeni ndahet nga gazi natyror direkt n? qeliz?, dometh?n? nuk ka nevoj? p?r nj? reformator t? ve?ant?.

Bazat teorike p?r krijimin e qelizave t? karburantit t? oksidit n? gjendje t? ngurt? u hodh?n n? fund t? viteve 1930, kur shkenc?tar?t zviceran? Emil Bauer dhe H. Preis eksperimentuan me zirkonium, ittrium, cerium, lantanum dhe tungsten, duke i p?rdorur ato si elektrolite.

Prototipet e para t? qelizave t? tilla t? karburantit u krijuan n? fund t? viteve 1950 nga nj? num?r kompanish amerikane dhe holandeze. Shumica e k?tyre kompanive braktis?n shpejt k?rkimet e m?tejshme p?r shkak t? v?shtir?sive teknologjike, por nj?ra prej tyre, Westinghouse Electric Corp. (tani Siemens Westinghouse Power Corporation), vazhdoi pun?n. Kompania aktualisht po pranon porosit? paraprake p?r nj? model komercial t? nj? qelize karburanti oksidi n? gjendje t? ngurt? me tuba, q? pritet t? jet? n? dispozicion k?t? vit (Figura 15). Segmenti i tregut t? element?ve t? till? jan? instalimet stacionare p?r prodhimin e energjis? termike dhe elektrike me kapacitet nga 250 kW deri n? 5 MW.

Qelizat e karburantit SOFC kan? demonstruar besueshm?ri shum? t? lart?. P?r shembull, nj? prototip qeliz? karburanti i prodhuar nga Siemens Westinghouse ka arritur 16,600 or? funksionim dhe vazhdon t? funksionoj?, duke e b?r? at? jet?gjat?sin? m? t? gjat? t? vazhdueshme t? qelizave t? karburantit n? bot?.

M?nyra e funksionimit t? qelizave t? karburantit t? tipit SOFC, s temperatur? t? lart? dhe presioni i lart?, lejon krijimin e instalimeve hibride n? t? cilat emetimet e qelizave t? karburantit rrotullohen turbinat me gaz, p?rdoret p?r t? prodhuar energji elektrike. Instalimi i par? i till? hibrid po funksionon n? Irvine, Kaliforni. Fuqia nominale e k?tij instalimi ?sht? 220 kW, nga t? cilat 200 kW nga qeliza e karburantit dhe 20 kW nga gjeneratori i mikroturbin?s.

K?rkimi i Arsenalit t? Lasht? ?sht? nj? nga k?rkimet an?sore m? interesante dhe shp?rblyese n? Horizon Zero Dawn. Si shp?rblim p?r p?rfundimin e tij, ju do t? merrni kostumin Shield Weaver. Sipas mendimit ton?, ky ?sht? armatura m? e mir? n? loj?. Ajo mbron Aloy me nj? fush? force q? thith t? gjitha d?mtimet e ardhura derisa ngarkesa t? mbaroj?. Ju do ta merrni k?t? k?rkim kur t? gjeni qeliz?n e par? t? karburantit ose vet? bunkerin me forca t? blinduara t? lashta. Duhet t? them se ?sht? shum? m? e leht? ta marr?sh at? sesa ta b?sh.

Ku mund t'i gjej t? gjitha qelizat e karburantit n? Horizon Zero Dawn?

N? loj? ka gjithsej 5 qeliza karburanti, t? cilat do t'i hasni gjat? misioneve n? histori. Disa prej tyre jan? t? lehta p?r t'u humbur, por mos u shqet?soni p?r k?t?. Ju gjithmon? mund t? ktheheni p?r ta m? von?. N?se vdes, do t? duhet t? shkosh t? marr?sh p?rs?ri qeliz?n e karburantit. Nuk kursehet n? inventarin tuaj menj?her?, ju duhet t? shkoni n? pik?n e kontrollit. Mbani parasysh k?t?. T? gjith? artikujt jan? t? sh?nuar me nj? ikon? t? gjelb?r t? ndezur, k?shtu q? nuk ka gjasa t'i shihni kur jeni af?r. Dy element?t e par? p?rdoren p?r t? hapur der?n. Tre t? tjera nevojiten p?r t? zhbllokuar vet? pajisjen e blinduar.

Qeliza e par? e karburantit

Ndodhet n? vendndodhjen e N?n?s s? Madhe dhe ?sht? n? dispozicion gjat? misionit "Barku i Malit". ?sht? shum? e r?nd?sishme t? mos e humbisni gjat? k?tij k?rkimi, pasi pasi t? largoheni nga zona, porta me hyrje n? k?t? vendndodhje do t? bllokohet dhe do t? hapet her?n tjet?r vet?m n? fund t? loj?s, pasi t? keni p?rfunduar misionin “Zemra e Nor?s. “.

Kjo qeliz? e karburantit ?sht? e leht? p?r t'u gjetur n?se dini se ku t? k?rkoni. Prandaj, para s? gjithash, shkoni te shenja Aloy e treguar n? pamjen e m?poshtme t? ekranit. Direkt para jush do t? jet? nj? der? me nj? ?el?s. E hapim dhe shkojm? p?rpara. Hapim edhe der?n ngjitur dhe gjendemi n? nj? dhom? t? madhe. K?tu duhet t? kthehemi djathtas dhe t? futemi n? nj? der? me nj? brav? q? nuk mund ta hapim.

Sidoqoft?, n?se shikoni p?rreth, do t? vini re nj? kamare t? madhe n? t? majt? me qirinj brenda. Ngjituni n? t? dhe l?vizni p?rpara p?rgjat? boshtit derisa t? hasni n? nj? qeliz? karburanti.

Qeliza e dyt? e karburantit

Ky element mund t? gjendet n? rr?nojat q? Aloy u ngjit si f?mij?. Nuk do t? mund ta marr?sh kur t? jesh f?mij?, k?shtu q? do t? duhet t? kthehesh m? von?. Shkoni te sh?nuesi i gjelb?r dhe shikoni p?rreth. Hyrja n? rr?noja ?sht? nj? vrim? n? tok?. Zbritni me kujdes.

T? kalosh n?p?r rr?nojat ?sht? mjaft e leht? sa nuk ka gjasa t? humbas?sh. N? thelb ju duhet t? arrini n? shenj?n e treguar n? pamjen e m?poshtme t? ekranit. Aty do t? shihni nj? dhom? para jush, hyrja e s? cil?s ?sht? e bllokuar nga formacione shk?mbore me maj?. Thyejini ato me shtiz?n tuaj dhe do t? gjeni qeliz?n e dyt? t? karburantit.

Qeliza e tret? e karburantit

P?r t? gjetur qeliz?n e ardhshme t? karburantit n? Horizon Zero Dawn, do t'ju duhet t? kaloni n?p?r histori. Ne kemi nevoj? p?r Kufirin e Masterit t? misionit. Mos harroni t? ktheheni te ky udh?zues kur t? arrini atje. Gjat? k?tij misioni do t'ju duhet t? ngjiteni n? nj? nd?rtes? shum? t? lart?. N? nj? moment loja do t'ju tregoj? di?ka si: "Gjeni zyr?n e Faro p?r t? marr? m? shum? informacion rreth Dr. Sobek."

N? k?t? moment, ju duhet t? ktheheni dhe t? gjeni nj? mur pas jush q? mund t? ngjiteni. Shkoni deri n? fund dhe qeliza e karburantit do t'ju pres? n? tok? pik?risht n? maj? t? kull?s (kati i 12-t?).

Qeliza e kat?rt e karburantit

Ky element mund t? gjendet gjat? misionit "Thesari i vdekjes" n? katakombe.

S? pari, shkoni n? shenj?n n? nivelin e tret?, t? treguar n? pamjen e m?poshtme t? ekranit. Do t? ket? nj? der? t? mbyllur para jush. P?r ta zhbllokuar, duhet t? shkoni majtas dhe t? hidheni posht?. Aty do t? gjeni tre enigma me ky?je me kthes?. Pran? secilit ka nj? kabinet n? t? cilin fshihet zgjidhja e problemit. Thjesht skanoni at?. Dy enigma jan? t? vendosura n? nivelin posht? der?s, nj? tjet?r ?sht? n? t? nj?jtin nivel. Kur t'i zgjidhni t? treja, dera n? krye do t? hapet dhe ju do t? merrni qeliz?n tuaj t? karburantit.

Qeliza e pest? e karburantit

Qeliza e fundit e karburantit n? Horizon Zero Dawn mund t? gjendet gjat? misionit "Mali i r?n?" n? vendndodhjen GAIA Prime.

Arritni vendndodhjen n? nivelin e tret? t? sh?nuar n? pamjen e m?poshtme t? ekranit. Do t? ket? nj? vend para jush nga i cili duhet t? zbrisni n? litar. N? vend t? k?saj, kthehu majtas dhe zbres me kujdes malit. Aty do t? shihni hyrjen e shpell?s. N? fund elementi i fundit do t'ju pres?.