PROBLEMATICA CONVERSIEI ENERGIEI UTILIZAND CELULE DE COMBUSTIBIL CU HIDROGEN- REZULTATE PRELIMINARE

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "PROBLEMATICA CONVERSIEI ENERGIEI UTILIZAND CELULE DE COMBUSTIBIL CU HIDROGEN- REZULTATE PRELIMINARE"

Ἠώς Κούνδουρος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ICPE-CA Bucuresti 19 Mai2004 PROBLEMATICA CONVERSIEI ENERGIEI UTILIZAND CELULE DE COMBUSTIBIL CU HIDROGEN- REZULTATE PRELIMINARE ICSI-Rm. Valcea IMPORTANTA DOMENIULUI Hidrogenul poate fi produs utilizand resursele de energie primara disponibile (gaz metan, metanol, biomasa, etc.) eficienta ridicata de conversie a hidrogenului, fara a da nastere la substante poluante ca produsi secundari combustibilul viitorului in aplicatii mobile si stationare hidrogenul poate fi stocat putand fi utilizat ca sursa de energie Celulele de combustibil cu membrana schimbatoare de protoni functioneaza la temperatura scazuta (80 C) configuratie relativ simpla eficienta de conversie de pana la % produsi secundari apa si vapori de apa 1

2 OBIECTIVE Dezvoltarea unui procesor de combustibil adecvat unui ansamblu de celule de combustibil ce consta intr-o unitate de producere a hidrogenului prin reformarea catalitica a metanului urmata de o succesiune de etaje de purificare a hidrogenului pana la un nivel de CO < 10 ppm Proiectarea si realizarea unei celule de combustibil de hidrogen care sa stea la baza dezvoltarii unui ansamblu de 21 de celule de combustibil Schema generala a instalatiei de producere, separare si purificare a hidrogenului prin reformare catalitica a metanului 1- reductor presiune abur; 2 - vas separare condens; 3 debitmetru abur; 4 butelie gaz metan; 5 reductor de presiune gaz metan; 6 supapa de siguranta; 7 debitmetru gaz metan; 9 amestecator abur-gaz metan; 10 - schimbator de caldura EX-2 (integrat reformerului);11 ansamblu reformer; 12 schimbator de caldura SCH1; 13 reactor catalitic HTS; 14 - schimbator de caldura SCH2; 15 - reactor catalitic LTS; 16 - schimbator de caldura SCH3; 17 vas golire condens instalatie 2

3 Producerea si purificarea hidrogenului Reformarea catalitica a metanului cu vapori de apa proces endotermic CH 4 + H 2 O <=> CO + 3H 2 ΔH = kjmol -1 amestec de H 2 O/CH 4 in raport de 3:1 temperatura de functionare 700 C catalizator pe baza de Ni dispus in zece coloane asezate concentric => Gaz de sinteza ce contine amestec de H 2 /H 2 O/CO 2 /CO Producerea si purificarea hidrogenului Purificarea proces exotermic de shimb apa- gaz doua etape: CO + H 2 O <=> CO 2 + H 2 ΔH = - 41,15 kjmol -1 -la temperaturi ridicate (500 C) in reactorul HTS (hight-temperature shift) in prezenta de catalizator pe baza de Fe 2 O 3 /Cr 2 O 3 dispus in trei coloane dispuse concentric -la temperaturi scazute (250 C) in reactorul LTS (low-temperature shift) in prezenta de catalizator pe baza de CuO/ZnO pe suport de alumina dispus in trei coloane dispuse concentric => Gaz de sinteza ce contine amestec de H 2 (70-80%), CO 2, si mici cantitati de H 2 O si CO. 3

4 Producerea si purificarea hidrogenului Purificarea finala necesara in scopul reducerii concentratiei de CO la un nivel < 10ppm reactorul cu membrana de Pd permeabila la hidrogen temperatura de operare in domeniul º C trei membrane tubulare de Pd dispuse concentric in interiorul unui tub cilindric de otel inox, paladiul fiind depus pe interiorul suportului de γ-alumina => Hidrogenul purificat folosit la alimentarea unei celule sau a unui ansamblude celule de combustibil Vederi din timpul constructiei reformerului aferent pilotului experimental de producere a energiei pe baza de celule de combustibil tip PEM Camera Albastra 4

5 Principiul de functionare al celulei de combustibil cu membrana schimbatoare de protoni (PEM) Anod: 2H 2 4H + + 4e Catod: O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O Reactia finala: 2H 2 + O 2 2H 2 O Celula de combustibil de tip PEM - doua placi conductoare de Cu de 6mm - doua placi de grafit prevazute cu canale cu rol de a transporta gazele reactante, hidrogenul la anod si respectiv oxigenul sau aerul la catod -doua placi grafit cu rol de suport - membrana polimerica de tip Nafion electrozi cu suprafata utila de 25cm 2 realizati -prin depunere directa pe un substrat textil -de carbon a unui catalizator de Pt. => Curent electric, gaz rezidual, apa si caldura 5

6 Configuratia canalelor de alimentare pentru gazele reactante, (hidrogen si oxigen/aer)si apa de racire din placile de grafit Placa transport gaz Placa transport apa Curba de polarizare tensiune-densitate de curent Tensiune [V ] 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 Densitatea de curent [A/cm 2 ] Parametrii de functionare ai celulei - tensiune de 0,6 V - curent de 5A (0,2 A/cm 2 ) - putere debitata 3 W/celula 6

7 Ansamblul de patru celule de combustibil cu racire cu apa pe placile de grafit CONCLUZII S-au prezentat rezultatele preliminare ale ICSI Rm. Valcea referitoare la principalele realizari in domeniul producerii de energie pe baza de celule de combustibil cu hidrogen: proiectarea si realizarea instalatiei experimentale de producere si purificare a hidrogenului prin reformarea catalitica a metanului construirea unei celule de combustibil cu membrana schimbatoare de protoni (PEM) si stabilirea parametrilor de functionare proiectarea si realizarea unui ansamblu de patru celule ca pas intermediar in dezvoltarea ansamblului final de 21 de celule de combustibil 7

8 PERSPECTIVE Marirea numarului de celule folosite la realizarea unui ansamblu de celule de combustibil in vederea cresterii puterii electrice obtinute Dezvoltarea unei noi configuratii de anasamblu de celule de combustibil tip PEM, optimizata din punct de vedere geometric si termodinamic, pentru diverse aplicatii (mobile, telecomunicatii, centrale de apartament, etc). 8

Σχετικά έγγραφα

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36]. Componente şi circuite pasive Fig.3.85. Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36]. Fig.3.86. Rezistenţa serie echivalentă pierderilor în funcţie