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Células De Combustible
Una nueva forma de producción energética ha estado En Desarrollo desde la carrera del espacio en el 1950'0s. Él’s no absolutamente una batería, pero él isn’t absolutamente un motor de combustión cualquiera. Las células de combustible se parecen ser la onda del futuro para la producción de la electricidad.
Receta para la electricidad: Construcción De la Célula De Combustible
La electricidad no es nada más que electrones que
fluyen. Eso significa que esa generación de energía no es nada
más que descubriendo cómo liberar electrones. Las células de
combustible confían en el hidrógeno para sus electrones. Hay
muchas diversas células de combustible para cada clase de uso.
Pero cada célula de combustible tiene el mismo esencial.
Él todo hace un ánodo (electrodo negativo) abarcar
del gas de hidrógeno, y de un cátodo (electrodo
positivo) del oxígeno. En el centro está un electrólito que
permite solamente que los protones pasen a través de él. Entre
ambos electrodos y el electrólito están los catalizadores que
facilitan las reacciones.
Dejado Haya Hidrógeno: La química detrás de las células de combustible
La célula de combustible trabaja inyectando las moléculas moleculares del hidrógeno (H2) en el ánodo. Las moléculas del hidrógeno reaccionan con el catalizador. El catalizador es generalmente una capa fina del platino pulverizado en el papel carbón. Esto rompe para arriba el hidrógeno en un protón y un electrón. El protón va a través del electrólito, (recuerde, acepta solamente los protones) mientras que el electrón se alimenta a través del circuito y va a trabajar, si esté accionando su horno o esté proporcionando caballos de fuerza a su nuevo ustang.
Sobre acabar su trabajo, los electrones vuelven a la célula a través del cátodo. Allí, el catalizador asiste a las moléculas del oxígeno, a los protones del hidrógeno y a los electrones del hidrógeno en la fabricación del agua. Las reacciones químicas son las siguientes:
Ánodo:
2H2 = > 4H+ + 4e-
Cátodo:
O2 + 4H+ + 4e- = > 2H2O
La reacción entera termina encima de parecer
esto:
2H2 + O2 = > 2H2O
Esta reacción crea solamente cerca de 0.7 voltio. Debido a esto, hay varias células construidas en un apilado. Esto multiplica el voltaje hasta niveles usables.
La Familia De la Célula De Combustible: Diversas clases de células de combustible
Las células de combustible diferencian de dos maneras. La diferencia más importante es el electrólito. Diversos electrólitos proporcionan diversos voltajes y diversas características. La célula de combustible destinada aparecer debajo de las capillas del coche se llama una célula de combustible de la membrana del intercambio de protón. Los apilados que serán utilizados para aprovisionar de combustible el coche están sobre el tamaño de una impresora clasificada media.
Otras células de combustible son mucho más grandes (extendiéndose de tamaño de una unidad de aire acondicionado central grande a un coche compacto.) Estas células son inmóviles y pueden proporcionar electricidad a un complejo del apartamento, a un edificio de oficinas o a 60 hogares de la familia. Éstos incluyen el fosfo'rico-a'cido, el óxido sólido y las células de combustible fundidas del carbonato. Todas estas células de combustible son grandes y toman un tiempo relativamente largo para calentar encima de (o “preparar las bombas del hidrógeno”) cuál es porqué él no es conveniente para los automóviles. Estas células de combustible en grande funcionan en las altas temperaturas también, (se extienden alrededor de 1,000° F a 1,800° F) que no prohiba a ingenieros otra manera de producir energía. El calor de las células de combustible se puede utilizar para hervir el agua (quizás el agua que produce) y para dar vuelta a las turbinas de vapor para aún más electricidad.
La Revolución: Usos de las células de combustible
Las células de combustible tienen el potencial de deslizarse en cada clase de dispositivo electrónico. Algunos usos podían incluir:
- Los coches según lo indicado antes, las células de
combustible el tamaño de una impresora podrían proporcionar bastante
jugo a la energía también (si no mejor que) un motor de combustión.
Unidades levemente más grandes están ya en lugar en varios
sistemas del autobús a través de los Estados Unidos. El
hidrógeno para ambas formas de transporte se puede proporcionar a
través del propano, del metanol o del gas natural.
- Los dispositivos personales (las computadoras portátiles,
célula telefonan, oyendo a ayudantes) - las células de combustible
tienen el enorme potencial de conseguir en cada dispositivo
electrónico que venimos en contacto con. Las células de
combustible ofrecen la posibilidad de computadoras portátiles y de
teléfonos de la célula con la vida de la energía medida en días o
semanas, más bien que horas. La célula de combustible es
scalable, que los medios él pueden ir bastante pequeños a accionar
los dispositivos médicos que requieren normalmente el reemplazo de la
batería.
- La producción de energía y de reserva inmóviles grande-escalan las células de combustible podrían permitir que cada ciudad tengan su propia central eléctrica, más bien que una rejilla centralizada de la energía. La generación de energía podría convertirse así que descentralizó que cada desarrollo de la cubierta o complejo del apartamento se podría uno mismo-sostener con su propia energía. Esto reduciría drástico en la contaminación y líneas de energía feas. Los hospitales y los aeropuertos podrían (algunos ya) tener fuentes de alimentación de reserva en las cuales golpee con el pie, en el acontecimiento de un apagón.
El Talón De Achilles: Los obstáculos para las células de combustible al excedente vienen
Es importante recordar que las células de
combustible no son baterías. Mientras que comparten similar
características tales como la capacidad de cambiar
energía química en la energía eléctrica, células de combustible
requiera el combustible del hidrógeno continuar
funcionando. El oxígeno es fácil de encontrar, por razones
obvias
(él’s que flota en el aire) solamente
hidrógeno (mientras que es el elemento más abundante del
el universo) se debe cultivar de otras moléculas.
El hidrógeno libre es volátil y duro a
almacén.
El hidrógeno se puede extraer de varios diversos combustibles:
- Las Obras clásicas: el gas natural, la gasolina, el gas diesel y el propano todo contienen las cantidades masivas de hidrógeno que se pueden utilizar en una célula de combustible.
- Gas Verde: los gases y los combustibles reanudables también ofrecen el hidrógeno, estos combustibles pueden ser etanol, metanol, gas del terraplén, bio-gas, y metano.
- Agua: el agua es hidrógeno de dos tercero, y la molécula más abundante en la tierra. Con electrólisis, el oxígeno y el hidrógeno pueden ser separados y poner al uso.
- Exótico: hay formas muy exóticas de combustible del hidrógeno, éstas incluye cáscaras del cacahuete, algas, y el compuesto del borohydride del sodio (altamente corrosivo, tóxico, inflamable, y altamente agua-reactivo).
Actualmente, los costes del hidrógeno son cerca de $3.00
por galón. Pero antes de 2010, el departamento del transporte
promete reducir el coste bajo a dólar. El coste del hidrógeno
es dependiente sobre todo en el sistema de la entrega del hidrógeno.
El hidrógeno se puede bombear a través de líneas de la pipa
(esto se emplea ya en ajustes industriales). El hidrógeno se
puede también dibujar de los combustibles antedichos y del a bordo
llevada los coches apenas mientras que el gas está en motores de
combustión. El mejor alternativa estaría para aprovisionar de
combustible las estaciones que se accionarán por solar, viento, o
energía hidroeléctrica y uso esa electricidad separar el hidrógeno
del agua usando electrólisis. Hay ya dos tales estaciones que
funcionan en California meridional.
