Система электроснабжения и электропитания на базе топливных элементов, СБЭП ТЭ

Система электроснабжения на базе топливных элементов СБЭП ТЭ

Топливный элемент – это устройство, которое эффективно вырабатывает постоянный ток и тепло из богатого водородом топлива (например природный газ - метан СН4) путем электрохимической реакции.

В отличие от других генераторов электроэнергии, таких как двигатели внутреннего сгорания или турбины, работающие на газе, угле, мазуте..., топливные элементы не сжигают топливо. Это означает отсутствие шумных роторов высокого давления, громкого шума при выхлопе, вибраций. То есть, отсутствует факт прямого горения и механически подвижные части системы.

Топливные элементы вырабатывают электричество путем малошумной электрохимической реакции. Другой особенностью топливных элементов является то, что они преобразуют химическую энергию топлива напрямую в электричество, тепло и воду.

Топливные элементы собираются в сборки, а затем в отдельные функциональные модули.

Принцип работы ячейки

Принцип работы топливных ячеек:

Источники получения электроэнергии в ячейках возобновляемы (водород и кислород). Топливная ячейка в данном случае состоит из двух электродов – анода и катода, между которыми расположена протонно-обменная полимерная мембрана. На анод подается чистый водород под давлением 1,5–2,7 атмосферы или (в ином варианте) топливная смесь (природный газ - метан СН4), в результате молекулы водорода разделяются на электроны и протоны. Протоны H+ проводятся через мембрану и оседают на катоде, в то время как свободные электроны проходят через нагрузку и уходят во внешнюю цепь, приводя в действие электродвигатель. На катализаторе H+ объединяются с «вернувшимися» электронами и кислородом, образуя молекулы воды. В результате произошедшей химической реакции выделяется большое количество тепла, в случае, если оно используется для нужд ЖКХ, КПД технологии достигает 80–90%.

Преимущества решения:

Прежде всего, высокий КПД (около 45–50%), он превышает аналогичный показатель дизельного генератора (его максимум – 35%), поскольку для дизель-генераторной установки характерно ступенчатое преобразование энергии. В топливной ячейке в результате химической реакции энергия – электрический ток – выделяется непосредственно «здесь и сейчас», благодаря одному процессу.
Легкая масштабируемость. Мощность топливных элементов может быть увеличена простым добавлением отдельных блоков. КПД в этом случае не уменьшается, т. е. большие установки столь же эффективны, как и малые.
Экологичность и безотходность технологии.
Удобство размещения. Топливные элементы можно устанавливать в любое подготовленное укрытие.
Надежность (в решении отсутствуют движущиеся части) и простота эксплуатации.
Продолжительность работы ограничена только объемом топлива.
Возможность работы от природного газа -метан СН4 а также чистого водорода.

Генерирующие модули

Конструкция модуля

График работы

Варианты интегрированных систем