Vad är energieffektivitetsförhållandet för vätgasbränsleceller?

  • Thomas Dalton
  • 0
  • 4227
  • 469
Vad är den mest effektiva energikällan? Think

Istället för att bränna bränsle som konventionella motorer fungerar vätgasbränsleceller genom en elektrokemisk process. För att producera elektricitet joniseras väteatomer på ena sidan av ett elektrolytmembran. Medan protoner glider genom, måste elektroner ta sig långt igenom en extern krets och skapa en elektrisk ström när de rör sig. När elektronerna når den andra sidan och kopplas ihop med protonerna kombineras väte med syre i luften, vilket resulterar i lite värme och vatten som biprodukter.

På grundnivå är processen ganska effektiv. Beroende på typen av vätebränslecell tenderar verkningsgraden att genomsnitt ut cirka 60 procent av den totala mängden energi som frigörs genom processen ovan. Storskaliga bränsleceller med smält karbonat eller fast oxid för deras elektrolytmembran kan emellertid använda både värmen och elektriciteten som produceras för extra effektivitet och blir så hög som 85 procent. Under tiden kommer bärbara bränsleceller som polymerelektrolytmembranen (PEM) som används i bränslecellbilar överallt från 50 till 60 procent effektivitet, enligt U.S. Department of Energy.

OK, men hur kan det jämföras med en vanlig bil? Otroligt bra. Så coolt som det är att köra våra bilar på vad som i princip motsvarar kontrollerade explosioner och flytande dinosaurier, förbränningsmotorer är allt annat än effektiva. Inte räknar tid tillbringad tomgång, energiförlust längs drivlinan, luftdrag och friktion, de flesta bensinmotorer tappar cirka 62 procent av sin bränsleenergi bara för bortkastad värme.

Men det finns alltid en fångst när du fikler med termodynamik och energieffektivitet. I väte är det ett produktionsproblem. Väte kan vara det mest rikliga elementet i universum, men om du inte känner för att släppa vid solens yta (ta med en kall drink och tjocka sulor!), Kommer du inte hitta elementet någonstans gratis. Väte här på jorden är alltid bundet till något, vilket innebär att det måste extraheras, en process som är dyr, tidskrävande och tar en enorm mängd energi.

För närvarande produceras det mesta av vårt väte genom elektrolys eller genom strippning från naturgas i en process som kallas ångreformering. (Naturgas är också ett fossilt bränsle.) Även om ångreformering är den vanligaste metoden för industriell väteproduktion kräver den en hel del värme och är vild ineffektiv. Väte som produceras genom ångreformering har faktiskt mindre energi än den naturgas som ångreformering börjar med. Till skillnad från vätgasbränsleceller producerar processen föroreningar - så det är faktiskt mer energieffektivt bara att använda kolvätena själva som bränsle.

Men det finns hopp. Även om vi fortfarande inte har hittat ett hållbart sätt att få väte på billigt, blir saker och ting bättre. Materialkostnaderna sjunker, och det finns flera potentiellt lättare sätt att samla in det, som att utnyttja väteproducerande alger och använda metan från deponier. En vätestyrd framtid kan vara i sikte, eller det är åtminstone en fläck i horisonten.

relaterade artiklar

  • Bygg en vätgasbränslecell i ditt kök
  • Hur vätebilar fungerar
  • Är vätgasbränsle farligt?

källor

  • Suplee, Curt. "Satsa inte på en vätebil när som helst snart." Washington Post. 17 november 2009. (28 juli 2010). http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2009/11/16/AR2009111602668.html
  • US Department of Energy. "Avancerad teknik och energieffektivitet." Fuel Economy Guide. 2010. (22 juli 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
  • US Department of Energy. "Utmaningar." Fuel Economy Guide. 2010. (22 juli 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_challenges.shtml
  • US Department of Energy. "Bränslecellfordon." Fuel Economy Guide. 2010. (22 juli 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml
  • US Department of Energy Hydrogen Program. "Vätebränsleceller." DOE Fuel Cell Fact Sheet. Oktober 2006. (22 juli 2010). www.hydrogen.energy.gov/pdfs/doe_fuelcell_factsheet.pdf



Ingen har kommenterat den här artikeln än.

De mest intressanta artiklarna om hemligheter och upptäckter. Massor av användbar information om allt
Artiklar om vetenskap, rymd, teknik, hälsa, miljö, kultur och historia. Förklara tusentals ämnen så att du vet hur allt fungerar