Výhody palivových článkov sú obrovské; v tomto príspevku sa však ponoríme do niektorých nevýhod palivových článkov, ktoré musíme vziať do úvahy aj pri našej spotrebe energie.
Ľudia a krajiny na celom svete sú čoraz viac znepokojení, keďže klimatické výzvy naberajú na sile. Vlády na celom svete skúmajú viac ekologické a dlhodobé zdroje na výrobu energie a energie.
To všetko dobre ilustruje zvýšená implementácia obnoviteľných technológií, akými sú napríklad elektromobily. Technológia palivových článkov je ďalšou inováciou, ktorá si získava na popularite po celom svete.
A palivový článok je zariadenie, ktoré generuje elektrickú energiu a tepelnú energiu pomocou paliva. Palivové články sú elektrochemické články, ktoré transformujú chemickú energiu paliva (zvyčajne vodíka) a oxidačného činidla (zvyčajne kyslíka) na elektrinu pomocou dvojice redoxných reakcií.
Líšia sa od väčšiny batérií tým, že na udržanie chemickej reakcie potrebujú nepretržitý zdroj paliva a kyslíka (pravidelne zo vzduchu).
Na rozdiel od batérií nie sú palivové články zariadenia na uchovávanie energie, ale konvertory energie.
Zvonku sa palivové články takmer nelíšia od spaľovacích motorov. Na rozdiel od spaľovacieho motora sa palivo v palivovom článku nespaľuje, ale chemickou reakciou sa premieňa na elektrinu a teplo.
V súčasnosti sa palivové články používajú predovšetkým na napájanie. Jednou z výhod je ich bezemisná prevádzka, čím slúži ako ekologická alternatíva k spaľovacím motorom. Ďalšou výhodou je, že vzniknuté odpadové teplo sa dá jednoducho využiť na vykurovanie.
Palivové články sa dajú efektívne využiť aj v mobilite. Na jednej strane poskytujú vysokú hustotu energie a na druhej strane umožňujú rýchle doplnenie palivovej nádrže.
V sektore úžitkových vozidiel sú palivové články základnou súčasťou budúcej mobility nie ako alternatíva, ale v kombinácii s batériami. V aplikáciách, kde sa vyžaduje veľké množstvo energie a priestor je na prvom mieste, samotné batérie čelia technickým obmedzeniam.
Hmotnosť je vysoká, rovnako ako priestorové nároky. Pre komerčné aplikácie a ťažké úžitkové vozidlá to spochybňuje každodennú vhodnosť priamej elektrifikácie cez batérie.
Palivový článok je navrhnutý tak, že každý palivový článok pozostáva z 2 elektród (anódy a katódy) oddelených elektrolytom. Elektródy sú vodivé pre elektróny, zatiaľ čo elektrolyt je priepustný len pre určitý typ iónov (elektricky nabité atómy).
Palivové články môžu generovať elektrinu nepretržite, pokiaľ je k dispozícii palivo a kyslík. Ako každý zdroj energie, aj palivové články majú svoje výhody a nevýhody. V tomto článku však podrobne predstavíme nevýhody palivových článkov, ktoré budete musieť zvážiť pri používaní palivových článkov.
Obsah
9 Nevýhody palivového článku
Pokračujú diskusie o výhodách a nevýhodách palivových článkov, ale napriek súčasným obmedzeniam sú palivové články do značnej miery stále ekologickou alternatívou k fosílnym palivám a možno ich použiť na poskytovanie flexibilného výkonu a pohonu s vysokou hustotou pre široké spektrum priemyselných závodov a spôsobov dopravy.
Existujú však určité obmedzenia paliva, ktoré musíme zvážiť.
Preto sú nižšie uvedené a diskutované niektoré nevýhody, nevýhody a výzvy palivových článkov.
- Odstránenie vodíka
- Investície do rozvoja
- Zber vodíka
- Mimoriadne horľavý
- Náklady na suroviny
- Celkové výdavky
- Nadácia
- Regulačné otázky
- Ťažkosti v administratíve
1. Odstránenie vodíka
Napriek tomu, že vodík je najrozšírenejším prvkom vo vesmíre, neexistuje sám osebe; musí sa odobrať z kvapaliny elektrolýzou alebo oddeliť od uhlíkových fosílnych palív.
Každá z týchto metód nevyhnutne vyžaduje značné množstvo energie. Táto energia môže byť väčšia ako energia získaná zo samotného vodíka a môže byť aj prehnaná.
Okrem toho si toto odstraňovanie zvyčajne vyžaduje použitie fosílnych palív, čo podkopáva environmentálnu účinnosť vodíka v dôsledku zjavného nedostatku zachytávania a ukladania uhlíka.
2. Investície do rozvoja
Na vývoj vodíkových palivových článkov je potrebné financovanie do tej miery, že sa stanú skutočne životaschopným zdrojom energie. Vyžaduje si to aj politickú vôľu vynakladať peniaze a čas na vývoj s cieľom zlepšiť a rozvíjať technológiu.
Globálnou výzvou alebo prekážkou rozvoja udržateľnej a rozšírenej vodíkovej energie je však to, ako najlepšie vybudovať dodávateľský a dopytový reťazec nákladovo najefektívnejším spôsobom a systémom množstva.
3. Zber vodíka
Preprava a skladovanie vodíka je oveľa náročnejšie ako preprava a skladovanie zemný plyn a uhlie.
Výsledkom sú dodatočné náklady spojené s používaním palivových článkov ako zdroja energie.
4. Mimoriadne horľavý
Vodík je vysoko horľavý zdroj paliva, ktorý si vyžaduje vysokú úroveň bezpečnosti.
Plynný vodík sa vznieti v atmosfére pri koncentráciách od 4 do 75 percent, plynný vodík sa vznieti v atmosfére.
5. Náklady na suroviny
Suroviny ako irídium a platina sú zvyčajne potrebné ako katalyzátory v palivových článkoch a niektorých typoch vodných elektrolyzérov, čo naznačuje, že počiatočné náklady na palivové články a elektrolýzu vody môžu byť premrštené.
Tieto vysoké náklady bránia niektorým jednotlivcom investovať do technológie palivových článkov. Takéto náklady je potrebné znížiť, aby sa palivové články stali životaschopným zdrojom paliva pre všetkých.
Preto, aby sa palivové články stali životaschopným a realizovateľným zdrojom energie pre každého, musia sa tieto ceny znížiť.
6. Celkové výdavky
V porovnaní s inými zdrojmi energie vrátane solárnej energie, palivové články v súčasnosti stoja viac na jednotku energie. S vývojom technológie však môže dôjsť k zmene; tieto náklady sú obmedzením na všeobecné použitie vodíka, aj keď je po vytvorení účinnejší, aj keď je účinnejší po vytvorení.
Tieto výdavky majú vplyv na budúce ceny, napríklad na cenu vozidiel na vodíkový pohon, čo v súčasnosti sťažuje široké prijatie.
7. Nadácia
Keďže fosílne palivá sa používajú už desaťročia, rámec pre tento zdroj energie už existuje. Široké prijatie technológie palivových článkov pre automobilové aplikácie si vyžiada novú zásobovaciu infraštruktúru.
Avšak pre aplikácie na dlhé vzdialenosti, ako sú tie pre dodávkové vozidlá a ťažké nákladné vozidlá, by sa mohlo použiť palivo od začiatku do konca.
8. Regulačné otázky
Existujú aj regulačné problémy týkajúce sa rámca, ktorý predstavuje modely komerčného nasadenia.
Bez jasných regulačných rámcov, ktoré by komerčným projektom umožnili porozumieť ich základom nákladov a výnosov, môžu mať komerčné projekty problémy s dosiahnutím finančného investičného rozhodnutia (FID).
9. Ťažkosti s administráciou
Existujú ďalšie obmedzenia vyplývajúce z regulačných otázok, ktoré sa týkajú jeho fungovania a ktoré odrážajú scenáre priemyselných aplikácií.
Komerčné podniky sa môžu snažiť zachovať ekonomickú investičnú stratégiu, ak neexistujú žiadne špecifické právne štruktúry, ktoré by im umožnili dosiahnuť ciele nákladov a výnosov.
záver
Tieto výzvy týkajúce sa palivových článkov potvrdzujú skutočnosť, že stále musíme pokračovať v našej práci v oblasti využívania palivových článkov, aby sme naplno využili potenciál palivových článkov ako kľúčového predpokladu budúceho dekarbonizovaného energetického systému a základného riešenia našich globálnych energetických požiadaviek. a zároveň pomáhajú chrániť a zachovávať životné prostredie.
Odporúčanie
- Vodíkové autá v Indii – špekulácie, pravda a plány
. - 7 Vplyvy lítium-iónových batérií v elektrických vozidlách na životné prostredie
. - 24 Výhody a nevýhody vodíkového paliva
. - Ciele tavenia čistej energie: Úloha špeciálnych chemikálií
. - 8 technológií, ktoré podporujú ekologický dizajn mesta pre inteligentné mestá a udržateľnú budúcnosť
Ahamefula Ascension je konzultant v oblasti nehnuteľností, analytik údajov a autor obsahu. Je zakladateľom Hope Ablaze Foundation a absolventom environmentálneho manažmentu na jednej z prestížnych vysokých škôl v krajine. Je posadnutý čítaním, výskumom a písaním.