Слайд 5
Топливные элементы – междисциплинарная проблема
Электрохимия
Мембранный транспорт
Катализ
Материаловедение
Инжениринг и
проблемы энергетики
Слайд 8
Различные типы топливных элементов
Слайд 9
Щелочные топливные элементы
Слайд 10
Водородные ТЭ с Н+ проводящей мембраной
Слайд 11
Метанольные ТЭ с Н+ проводящей мембраной
Слайд 15
Требования к мембранам
Низкая стоимость (
барьерные свойства (Н2,О2, МеОН)
Термическая и химическая стабильность: >120-150oC, >10000
час
Механическая стабильность
Электроизолирующие свойства
Слайд 17
Мембрана сулфонилимида (более проводящая чем Nafion)
Слайд 19
Другие сульфированные мембранные материалы
Слайд 20
Материалы с остатками фосфорной кислоты
Слайд 21
Полибензимидазол – высокотемпературная мембрана
Слайд 24
Влияние влажности на проводимость Нафиона
Слайд 27
Водные проблемы
(water management)
Состояние воды в мембране:
сольватация –SO3H групп
сольватация
Н+
«объемная» воды
Дегидратация:
“асимметрия” образования воды;
температурный режим (
стабильность
Увлажнение:
роль кроссовера;
“заливание” пор в электроде.
Слайд 29
Методы получения водорода
(ископаемые топлива)
Паровая конверсия природного газа:
CH4 +
H2O ? CO + 3H2
CO + H2O = CO2
+ H2
Каталитический риформинг
C6H14 ? C6H6 + 4H2
Пиролиз
CnHm ? C2H4 + H2
Слайд 30
Альтернативные методы получения водорода
Электролиз
Фотолиз воды
Высокотемпературные ядерные (Не) реактора
Слайд 31
Термохимический цикл в Не ядерном реакторе
Источник энергии –
Не (~1000оС)
2H2О + SO2 + J2 ? H2SO4 +
2HJ (при 900о)
2HJ ? J2 + H2 (при 450оС)
H2SO4 + SO2 + H2O + 1/2O2 (при 850oC)
Слайд 33
Методы очистки водорода
Мембраны:
Pd
полимерные мембраны
Химические:
дожигание: СО + 1/2O2 ?
CO2
реакция водяного пара: CO + H2O = CO2 +
H2
метанирование: СO + 3H2 ? CH4 + H2O
Адсорбционные
Слайд 34
Хранение водорода
Газовые баллоны (0,5 кг Н2)
Жидкий водород (-253оС,
теплопотери)
Гидрирды металлов, нано-трубки и т.п.
Химические источники Н2:
СН3ОН, СН4,
НС, биомасса.
Слайд 35
Весовая и объемная удельная плотность энергии