211service.com
Benzīna degvielas elements palielinātu elektrisko automašīnu klāstu
Ja vēlaties braukt ar elektrisko automašīnu ilgā braucienā, jums ir nepieciešams ar gāzi darbināms ģenerators, piemēram, Chevrolet Volt, lai paplašinātu tā darbības rādiusu. Problēma ir tāda, ka, kad tas darbojas ar ģeneratoru, tas nav efektīvāks par parasto automašīnu. Patiesībā tas ir vēl mazāk efektīvs, jo tam ir smags akumulatoru komplekts.
Gāzes dzērājs: Degvielas šūna izstrādāta Merilendas Universitātē.
Tagad Merilendas universitātes pētnieki ir izveidojuši kurināmā elementu, kas varētu nodrošināt daudz efektīvāku alternatīvu benzīna ģeneratoram. Tāpat kā visas kurināmā šūnas, tas ģenerē elektroenerģiju ķīmiskas reakcijas rezultātā, nevis sadedzinot degvielu, un tas var būt divreiz efektīvāks elektroenerģijas ražošanā nekā ģenerators, kas izmanto sadegšanu.
Pētnieku degvielas šūna ir ievērojami uzlabota tāda veida versija, kurai ir ciets keramikas elektrolīts un kas ir pazīstama kā cietā oksīda degvielas šūna. Atšķirībā no ūdeņraža kurināmā elementiem, ko parasti izmanto automašīnās, cietā oksīda kurināmā elementi var darboties ar dažādu viegli pieejamu degvielu, tostarp dīzeļdegvielu, benzīnu un dabasgāzi. Tie ir izmantoti, lai ražotu enerģiju ēkām, taču tos uzskata par nepraktiskiem lietošanai automašīnās, jo tie ir pārāk lieli un darbojas ļoti augstā temperatūrā — parasti aptuveni 900 ⁰C.
Izstrādājot jaunus elektrolītu materiālus un mainot šūnas dizainu, pētnieki izveidoja daudz kompaktāku degvielas šūnu. Tā izmēram tas var ražot 10 reizes vairāk jaudas nekā parasts, un tas varētu būt mazāks par benzīna dzinēju, vienlaikus ražojot tikpat daudz jaudas.
Pētnieki arī ir samazinājuši temperatūru, kurā degvielas šūna darbojas, par simtiem grādu, kas ļaus viņiem izmantot lētākus materiālus. Tā ir milzīga izmaksu atšķirība, saka Ēriks Vaksmens, Merilendas Universitātes Enerģētikas pētniecības centra direktors, kurš vadīja pētījumu. Viņš saka, ka pētnieki ir identificējuši vienkāršus veidus, kā uzlabot jaudu un vēl vairāk samazināt temperatūru, izmantojot metodes, kas laboratorijā jau rāda daudzsološus rezultātus. Šie sasniegumi varētu samazināt izmaksas līdz tādam līmenim, ka tie ir konkurētspējīgi ar benzīna dzinējiem. Wachsman saka, ka viņš ir sākuma stadijā, lai dibinātu uzņēmumu, lai komercializētu tehnoloģiju.
Wachsman degvielas šūnas pašlaik darbojas pie 650 ⁰C, un viņa mērķis ir to pazemināt līdz 350⁰C, lai to izmantotu automašīnās. Degvielas elementu izolēšana nav grūta, jo tās ir mazas — pietiekami lielai degvielas elementu kaudzītei, lai darbinātu automašīnu, būtu jāatrodas tikai 10 centimetrus no sāniem. Augsta temperatūra ir lielāka problēma, jo tās dēļ ierīcē ir jāizmanto dārgi, karstumizturīgi materiāli, kā arī tāpēc, ka šūnas uzsildīšana līdz darba temperatūrai prasa ilgu laiku. Samazinot temperatūru, Wachsman var izmantot lētākus materiālus un samazināt laiku, kas nepieciešams šūnas palaišanai.
Pat ar šiem uzlabojumiem degvielas šūna neiedarbotos uzreiz, un tās ieslēgšana un izslēgšana katrā īsajā braucienā automašīnā izraisītu lielu nodilumu un nolietošanos, samazinot tā kalpošanas laiku. Tā vietā tas būtu savienots pārī ar akumulatoru, jo iekšdedzes dzinējs ir voltā, saka Wachsman. Pēc tam degvielas šūna varētu darboties stabilāk, nodrošinot akumulatora uzlādi, neradot paātrinājuma uzliesmojumus.
Pētnieki savu rezultātu lielā mērā sasniedza, pārveidojot cieto elektrolīta materiālu cietā oksīda kurināmā elementa kodolā. Tirgū piedāvātajos kurināmā elementos, piemēram, uzņēmumā Bloom Energy, elektrolītam ir jābūt pietiekami biezam, lai nodrošinātu strukturālu atbalstu. Taču elektrolīta biezums ierobežo elektroenerģijas ražošanu. Vairāku pēdējo gadu laikā pētnieki ir izstrādājuši konstrukcijas, kurām nav nepieciešams elektrolīts, lai atbalstītu šūnu, lai tie varētu padarīt elektrolītu plānāku un sasniegt lielu jaudu zemākā temperatūrā. Merilendas Universitātes pētnieki to spēra soli tālāk, izstrādājot jaunus daudzslāņu elektrolītus, kas vēl vairāk palielina jaudu.
Šis darbs ir daļa no lielāka ASV Enerģētikas departamenta centieniem pēdējo desmit gadu laikā, lai padarītu cietā oksīda kurināmā elementus praktiskus. Pirmie šo pūliņu augļi, visticamāk, nebūs degvielas elementi automašīnās — līdz šim Wachsman ir izgatavojis tikai salīdzinoši nelielas degvielas šūnas, un vēl ir jāpaveic nozīmīgs inženiertehniskais darbs. Pirmā cietā oksīda kurināmā izmantošana transportlīdzekļos var būt tālsatiksmes kravas automašīnās ar guļamkabīni.
Aprīkojuma piegādātāji, piemēram, Delphi un Cummins, izstrādā degvielas šūnas, kas var darbināt gaisa kondicionētājus, televizorus un mikroviļņus kabīnēs, potenciāli samazinot degvielas patēriņu par 85 procentiem, salīdzinot ar kravas automašīnas dzinēja tukšgaitu. Delphi sistēma izmanto arī dizainu, kas pieļauj plānāku elektrolītu, taču tā darbojas augstākā temperatūrā nekā Wachsman degvielas šūna. Degvielas elementu varētu ieslēgt pirmdien un atstāt darboties ar zemām likmēm visu nedēļu un joprojām saņemt 85 procentu samazinājumu. Delphi ir uzbūvējis prototipu un plāno nākamgad demonstrēt savu sistēmu uz kravas automašīnas.