JEDNOKOMOROWE OGNIWA PALIWOWE

Podobne dokumenty
SOFC. Historia. Elektrochemia. Elektroceramika. Elektroceramika WYKONANIE. Christian Friedrich Schönbein, Philosophical Magazine,1839

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 2-OP BADANIE OGNIW PALIWOWYCH

STAN OBECNY I PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA OGNIW PALIWOWYCH

1. BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA OGNIWA PALIWOWEGO

Laboratorium odnawialnych źródeł energii. Ćwiczenie nr 5

MATERIAŁY W BUDOWIE OGNIW PALIWOWYCH

CHP z ogniwem paliwowym Przegląd rynku

OGNIWA PALIWOWE SPOSOBY NA KRYSYS ENERGETYCZNY

OGNIWA PALIWOWE. Zapewniają ekologiczne sposoby wytwarzania energii w dobie szybko wyczerpujących sięźródeł paliw kopalnych.

Bezemisyjna energetyka węglowa

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 02/

Laboratorium ogniw paliwowych i produkcji wodoru

Wykład VII. Ogniwa paliwowe

IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

ĆWICZENIE 1. Ogniwa paliwowe

UZUPEŁNIENIE DO WYKŁADÓW

LABORATORIUM PRZEMIAN ENERGII

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM

Ogniwa paliwowe - zasada działania

Wykaz ważniejszych oznaczeń i jednostek Przedmowa Wstęp 1. Charakterystyka obecnego stanu środowiska1.1. Wprowadzenie 1.2. Energetyka konwencjonalna

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki prądowo- napięciowej elektrolizera typu PEM,

Leon Murawski, Katedra Fizyki Ciała Stałego Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej

Sprawozdanie z laboratorium proekologicznych źródeł energii

NIEKONWENCJONALNE ŹRÓDŁA ENERGII OGNIWA PALIWOWE

Przetwarzanie energii: kondensatory

Wysoka sprawność ogniwa paliwowego zasilanego metanolem

Przetwarzanie energii: kondensatory

Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń i jednostek 13 Przedmowa 17 Wstęp Odnawialne źródła energii 72

Wykorzystanie biogazu w systemach kogeneracyjnych

Stanowisko do badania ogniwa paliwowego Nexa 1,2 kw

Możliwości magazynowania energii elektrycznej z OZE

Technologia wytwarzania materiałów z przeznaczeniem na elementy stałotlenkowych ogniw paliwowych na suporcie anodowym AS-SOFC

Ogniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM-FC)

SILNIKI SPALINOWE 1 PODSTAWY INSTRUKCJA LABORATORYJNA BADANIE NIEKONWENCJONALNEGO NAPĘDU POJAZDU Z OGNIWEM PALIWOWYM

Wykład IX. Ogniwa paliwowe

Ogniwa paliwowe (fuel cells)

Technologia ogniw paliwowych w IEn

Technologia wytwarzania stałotlenkowych ogniw paliwowych w IEn OC Cerel

RYS. 1 Schemat poglądowy działania węglowego ogniwa paliwowego.

Stan obecny i perspektywy wykorzystania energii odnawialnej

Proekologiczne odnawialne źródła energii : kompendium / Witold M. Lewandowski, Ewa Klugmann-Radziemska. Wyd. 1 (WN PWN). Warszawa, cop.

Gospodarka energetyczna skojarzona - elektrociepłownie korzystające z energii wiatru i energii wodorowej.

BADANIE MODYFIKOWANYCH STRUKTUR SrTiO 3 POD WZGLĘDEM MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA JAKO ANODY W TLENKOWYCH OGNIWACH PALIWOWYCH POLITECHNIKA GDAŃSKA

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

NOWOCZESNE ŹRÓDŁA ENERGII

Zarządzanie Energią i Teleinformatyka

Metan z procesów Power to Gas - ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych.

Ogniwa paliwowe. Rozdział 5

Ogniwa paliwowe komercyjne rozwiązania SOFC

Ogniwa paliwowe FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ. Wykorzystanie wodoru jako nośnika energii

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2013/2014

OSIĄGI TLENKOWEGO OGNIWA PALIWOWEGO W UKŁADACH HYBRYDOWYCH

Co to są ogniwa paliwowe

Badanie utleniania kwasu mrówkowego na stopach trójskładnikowych Pt-Rh-Pd

Karta pracy III/1a Elektrochemia: ogniwa galwaniczne

Ogniwo paliwowe zasilane ciekłym metanolem Direct Methanol Fuel Cell

TECHNICAL UNIVERSITY OF CZĘSTOCHOWA ROZDZIAŁ VI ENERGY ENGINEERING LABORATORY TECHNOLOGIA KONWERSJI ENERGII W OGNIWACH PALIWOWYCH

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Proekologiczne odnawialne źródła energii / Witold M. Lewandowski. - Wyd. 4, dodr. Warszawa, Spis treści

Elektrochemia elektroliza. Wykład z Chemii Fizycznej str. 4.3 / 1

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA WYDZIAŁ INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ I CERAMIKI PRACA DOKTORSKA

AUTOBUSY ELEKTRYCZNO-WODOROWE URSUS BUS S.A.

Ciała przewodzące prąd elektryczny

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ELEKTRODY i OGNIWA. Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne wzgl dem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawieraj cym jony tego metalu.

KLASTER CZYSTEJ ENERGII

Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony

OCHRONA PRZED KOROZJĄ

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

Otrzymywanie wodoru M

Nowa CHP Zabrze. czyste ciepło dla Zabrze i Bytomia. Adam Kampa, CHP Plant Development Manager

Elektrochemia. Reakcje redoks (utlenienia-redukcji) Stopień utlenienia

Opole, dn. 20 czerwca 2006 Politechnika Opolska Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki Kierunek: Informatyka. Podstawy elektroenergetyki

Zał.3B. Wytyczne w zakresie określenia ilości ograniczenia lub uniknięcia emisji zanieczyszczeń do powietrza

ANALIZA UWARUNKOWAŃ TECHNICZNO-EKONOMICZNYCH BUDOWY GAZOWYCH UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH MAŁEJ MOCY W POLSCE. Janusz SKOREK

Schemat ogniwa:... Równanie reakcji:...

CATA ASPEKTY TECHNICZNE WYKORZYSTANIA TECHNOLOGII MAGAZYNOWANIA ENERGII. Centrum Zastosowań Zaawansowanych Technologii MIECZYSŁAW KWIATKOWSKI

Wybrane Działy Fizyki

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA

Akademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe

wodór, magneto hydro dynamikę i ogniowo paliwowe.

Jan Cebula (Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice) Józef Sołtys (PTH Intermark, Gliwice)

Nowe kierunki rozwoju technologii superkondensatorów

metody nanoszenia katalizatorów na struktury Metalowe

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

TECHNOLOGIA PLAZMOWA W ENERGETYCZNYM ZAGOSPODAROWANIU ODPADÓW

WYKORZYSTANIE OGNIW PALIWOWYCH DO OGRZEWANIA BUDYNKÓW

Ogniwowa rewolucja. Zimne spalanie

PODSTAWY KOROZJI ELEKTROCHEMICZNEJ

Ćwiczenie nr 2 Ogniwa paliwowe

Energetyka wodorowa technologie i perspektywy

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

Paliwo wodorowe Piotr Tomczyk Wydział Energetyki i Paliw

FRIALIT -DEGUSSIT Ceramika tlenkowa Bloki ślizgowe do procesów w ekstremalnych temperaturach

Materiały w bateriach litowych.

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne

Opracował: mgr inż. Maciej Majak. czerwiec 2010 r. ETAP I - BUDOWA KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

Fragmenty Działu 8 z Tomu 1 PODSTAWY ELEKTROCHEMII

Transkrypt:

JEDNOKOMOROWE OGNIWA PALIWOWE Jan Wyrwa Katedra Chemii Analitycznej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, AGH Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Światowe zapotrzebowanie na energię-przewidywania 400 Zużycie energii w bilonach baryłek ropy/rok 300 200 100 światowe zużycie energii dostępna energia Różnica musi być wyrówna przez alternatywne źródła energii Lub: przez bardziej wydajne technologie pozyskiwania energii 0 1900 2000 2100 2200 2300 2400 lata

Ogniwo paliwowe-zasada działania. Urządzenie zmieniające energię chemiczną paliwa oraz utleniacza na energię elektryczną. Energia elektryczna jest wytwarzana bez bezpośredniego spalania paliwa i utleniacza, co pozwala na uniknięcie emisji szkodliwych związków, m.in. tlenków azotu, węglowodorów Powstający ditlenek węgla jest wykorzystywany w procesie katodowym

Zatruwanie atmosfery Emisja do atmosfery w kg/1650 MWh, ŹR ÓDŁO SO x NO x CO Cząstki Związki CO 2 stałe org. Elektrowni 12,74 18,85 12,80 228 213 1 840 a SOFC 0 0 32 0 0 846

Typy ogniw paliwowych Polimerowe (PEFC, SPFC, PEMFC) Alkaliczne (AFC) Fosforanowe (PAFC) Węglanowe (MCFC) Protonowe (PCFC) Stało-tlenkowe (SOFC) Jednokomorowe ogniwa paliwowe (SCFC, MGFC)

Ogniwa Paliwowe (porównanie)

Węglanowe Ogniwa Paliwowe Molten Carbonate Fuel Cell- MCFC Zalety: Nie wymaga drogich elektro-katalizatorów, CO i CH x mogą być obecne w paliwie, ciepło odpadowe może być wykorzystane Wady: Wysoka korozyjność elektrolitu oraz wysoka temperatura stwarza problemy materiałowe oraz skraca czas życia ogniwa, elektrolit wrażliwy na związki siarki

Element baterii ogniwa paliwowego.

SOFC

Zalety: Tlenkowe Ogniwa Paliwowe Solid Oxide Fuel Cell - SOFC Możliwości konstrukcyjne różnych kształtów (planarne, rurkowe, monolityczne). Użycie ceramicznych materiałów minimalizuje problemy korozji i ułatwia rozwiązywanie problemów TPB. Użycie elektrolitu stałego zapobiega jego płynięciu i penetracji elektrod. Szybkości reakcji elektrodowych relatywnie wysokie. CO może być składnikiem paliwa. Nie ma ograniczeń z obecnością CO 2 przy katodzie. Możliwości wykorzystania ciepła odpadowego. Materiały do konstrukcji relatywnie tanie.

Tlenkowe Ogniwa Paliwowe Solid Oxide Fuel Cell - SOFC Wady: Problemy z otrzymaniem elektrolitu stałego pozbawionego porowatości otwartej Problemy z uszczelnieniem stosu Wysokie koszty przygotowania paliwa o pożądanej czystości ( np. Otrzymanie czystego H 2 )

Ogniwo jednokomorowe-zasada działania

Zalety jednokomorowego ogniwa paliwowego. elektrolit może posiadać porowatość otwartą i jest to jego zaleta a nie wada jak w przypadku dwukomorowego ogniwa tlenkowego. znika problem uszczelnienia stosu ogniw. gaz zasilający ma taki sam skład dla części anodowej i katodowej.

Wady jednokomorowego ogniwa paliwowego. niski stopień konwersji paliwa. w praktycznym zastosowaniu powinno być elementem układu hybrydowego, np.ogniwo+wymiennik ciepła.

Ogniwo jednokomorowe-reakcje elektrodowe

Krakowskie ogniwa paliwowe. Zakład Elektrochemicznego Utleniania Paliw Gazowych, ICHF PAN prof.l.suski Do roku 1990 jedyna placówka naukowa zajmująca się tematyką ogniw paliwowych. 1975-1984 Model laboratoryjnego ogniwa paliwowego z elektrolitem węglanowym. Elektrolit spiek MgO nasycony eutektyką LiNaCO3 anoda -- spiek Ni-Ag. katoda -- spiek Ag I=40mA/cm 2 90mA/cm 2

Krakowskie ogniwa paliwowe 1984 1990 Model laboratoryjnego ogniwa paliwowego z elektrolitem węglanowym. elektrolit LiAlO 2 +LiNaCO 3, pastowy. anoda - spiek Ni-Ag dotowany tlenkami metali Cr,Al,Mn, katoda - spiek Ag,NiO I=80mA/cm 2 150mA/cm 2

Krakowskie ogniwa paliwowe 1990-2000 Realizacja baterii ogniwa paliwowego o docelowej mocy 1kW w oparciu o elektrolit pastowy LiAlO 2 o wymiarach 150mm x 150mm. anoda -Ni katoda LiMnO 2 elektrody nanoszone na elektrolit metodą sitodruku.

Krakowskie ogniwa paliwowe 2000 2007 ogniwo jednokomorowe z elektrolitem tlenkowym. elektrolit spiek ZrO 2 +Y 2 O 3, d=100µm anoda cermet cerowo-niklowy katoda perowskit Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3

Ogniwo jednokomorowe-zasada działania

Ogniwo jednokomorowe-zasada działania

Ogniwo jednokomorowe-budowa

Ogniwo jednokomorowe-zasada działania

Ogniwo jednokomorowe z porowatym SE

Ogniwo jednokomorowe-efekt odległości elektrod; stos ogniw

Ogniwo jednokomorowe-budowa

Dobór elektrolitu stałego

Dobór elektrolitu stałego Redukcja grubosci SE

Elektrolity stałe

PALIWA SCFC może być: Mieszanina wodoru z tlenem - poza granicami ich wybuchowości LEL i UEL: LEL (Lower Explosive Limit)= H 2 /O 2 =4.65% UEL (Upper Explosive Limit) = H 2 /O 2 =93.5% Mieszanina zawierająca węglowodory i tlenpoza granicami ich wybuchowości ( dla: CH 4 /O 2 LEL=5.40 %, UEL=59.2 %)

ENERGIA SŁONECZNA 1 kw/ m 2 1000 MW/ km 2

Foto-elektroliza wody -PEC

Fotokataliza

Paliwo do SOFC Water Water Everywhere.

Jak daleka przyszłość? Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki 25.01.2008