Κυψέλες Καυσίμου Fuel Cells. Δημήτριος Τσιπλακίδης Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Τμήμα Χημείας

Σχετικά έγγραφα
ΚΟΚΚΙΝΟΥΛΗ ΝΙΚΟΛΕΤΑ, Χηµικός Μηχανικός, MSc

ΕΜΠ -ΣΗΜΜΥ-Α. Κλαδάς. IENE: Επιχειρηµατική Συνάντηση «Ενέργεια Β2Β» - Workshop G: Hλεκτρικά και Υβριδικά Αυτοκίνητα

ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑ ΑΡΓΥΡΩ Α.Μ. 277 ΜΗΤΣΑΚΗ ΤΑΤΙΑΝΑ Α.Μ. 309 ΠΑΠΑΖΑΦΕΙΡΑΤΟΥ ΙΦΙΓΕΝΕΙΑ Α.Μ.322

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΜΙΑ ΝΕΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΤΟΥ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 17: Οξειδοαναγωγή & ηλεκτροχημεία

Δυνατότητα Συμπαραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας και Θερμότητας από Πολυμερικές Κυψελίδες Καυσίμου

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ & ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

Υδρογόνο και κύψέλες καυσίµου. Αντώνιος Γ. Τσικαλάκης. Ηλ/γος Μηχ/κος & Μηχ/κος Η/Υ ΕΜΠ ΙΕΣΠΑΡΜΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ 2. Κυψέλες Καυσίµου

EU energy policy Strategies for renewable energy sources in Cyprus

«Καθαρή Κ θ ήπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω Κυψελών Καυσίμου Εφαρμογές»

Συστήματα Αποθήκευσης Ενέργειας Πλάτων Μπαλτάς Αθήνα 25 Νοεμβρίου, storage

Μοντελοποίηση Συστημάτων Κυψελών Καυσίμου με τη Χρήση του Λογισμικού Simulink

ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Παραγόμενη ηλεκτρική ισχύς, MW

«Ανάλυση Λειτουργίας Κυψελών Καυσίμου και Μοντελοποίηση τους με τη Χρήση του Λογισμικού Simulink.»

3.1. Τύποι Κελιών Καυσίµου (ΙΙ) ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ (FUEL CELLS) Ενώ υπάρχουν διαφορετικοί τύποι κελιών καυσίµου, σχεδόν όλοι υπακούουν στην ίδια αρχή λε

Ó Ú Ô ÏÏÈÎÎ, Ph.D. ƒ π ª À ƒ À. Προλογίζει: Νίκος Χατζηαργυρίου Καθηγητής ΕΜΠ και Αντιπρόεδρος ΕΗ

Φίλιππος Μπρέζας & Κωνσταντίνος-Στέφανος Νίκας

Ειδικά κεφάλαια παραγωγής ενέργειας

ΗΜΥ 445/681 Διάλεξη 1 -- Εισαγωγή

4 th SE European CODE Workshop 10 th 11 th of March 2011, Thessaloniki, Greece

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΑΝΘΕΚΤΙΚΑ ΣΤΗΝ ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ ΑΝΘΡΑΚΑ ΔΙΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΑΝΟΔΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΚΥΨΕΛΙΔΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΜΕ ΣΤΕΡΕΟ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΗ

EXTREME FAMILY BUSINESS PG-1500 PG-3000 PG-5000

Όπως φαίνεται παραπάνω, οι εφαρµογές των κελιών καυσίµου θα µπορούσαν να χωριστούν σε πέντε οµάδες: 1. Στατικές 2. Οικιστικές 3. Μεταφορές 4. Φορητές

MARKET INTRODUCTION System integration

Κυψελίδες Καυσίμου Πολυμερικής Μεμβράνης: Διερεύνηση της επίδρασης του νερού στη λειτουργία της κυψελίδας

Το Χθες & το Αύριο στην Η.Ε.

Κυρίαρχο γεγονός στον 21 ο αιώναγια την αυτοκινητοβιοµηχανία θα είναι, πέρα από την ικανοποίηση των συνεχώς αυξανόµενων απαιτήσεων των καταναλωτών, η

Mean bond enthalpy Standard enthalpy of formation Bond N H N N N N H O O O

Ενεργειακά & Περιβαλλοντικά: Επιχειρηµατικά: για

ΗΜΥ 445/681 Διάλεξη 2 Ατμοηλεκτρικές και υδροηλεκτρικές μονάδες

«ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΥΨΕΛΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΤΗΓΜΕΝΩΝ ΚΑΡΒΙΔΙΩΝ»

[1] P Q. Fig. 3.1

14/12/ URL: LSBTP. Assoc. Prof. Dr.-Ing. Sotirios Karellas

Μικρές Μονάδες Αεριοποίησης σε Επίπεδο Παραγωγού και Κοινότητας

ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΙΚΤΥΑ ΧΑΜΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ

Ανάλυση λειτουργίας και ισοδύναµων ηλεκτρικών κυκλωµάτων για. ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC) ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ. ΤΜΗΜΑ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. ΖΑΚΥΝΘΟΣ 2007

ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΕΕ: ΤΕΕ ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΗΜΕΡΙΝΗ ΕΙΚΟΝΑ ΕΙΚ -ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ- ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΟΝΑ ΩΝ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΑΠΟ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΜΕΣΩ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ

«Καθαρή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω Κυψελών Καυσίμου Εφαρμογές»

Υπολογισμός του ανθρακικού αποτυπώματος οργανισμών με το εργαλείο Bilan Carbone

Εισαγωγή στην Ενεργειακή Τεχνολογία Ι. Μάθημα 4: Σημερινό Πλαίσιο Λειτουργίας Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας

Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία της Χριστίνας Σ. Στυλιανού Διπλωματούχου Ηλεκτρολόγου Μηχανικού και Μηχανικού Υπολογιστών Αριθμός Μητρώου:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Electrical Specifications at T AMB =25 C DC VOLTS (V) MAXIMUM POWER (dbm) DYNAMIC RANGE IP3 (dbm) (db) Output (1 db Comp.) at 2 f U. Typ.

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ & ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ

Current Sensing Chip Resistor SMDL Series Size: 0201/0402/0603/0805/1206/1010/2010/2512/1225/3720/7520. official distributor of

Μεταβαίνοντας προς τη νέα ενεργειακή εποχή Προκλήσεις στην αγορά ηλεκτρισµού

2R2. 2 (L W H) [mm] Wire Wound SMD Power Inductor. Nominal Inductance Packing Tape & Reel. Design Code M ±20%

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΑΡΑΒΟΛΙΚΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΕΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΚΤΙΣΤΗΣ

Design and Fabrication of Water Heater with Electromagnetic Induction Heating

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΜΕΚ. Καθ. Κ. Ρακόπουλος Καθ. Δ. Χουντάλας Λεκτ. Ε. Γιακουμής

ΕΞΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΝ ΥΑΣΜΕΝΟΥ ΚΥΚΛΟΥ ΚΥΨΕΛΙ ΑΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ - ΑΕΡΙΟΣΤΡΟΒΙΛΟΥ (SOFC GT) ΜΕ ΤΡΟΦΟ ΟΣΙΑ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ-ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ (CHP)

Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας. Πτυχιακή διατριβή

O ρόλος των τεχνολογιών CCS ως τεχνολογική επιλογή αντιµετώπισης της κλιµατικής αλλαγής

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

CSK series. Current Sensing Chip Resistor. Features. Applications. Construction FAITHFUL LINK

Βελτίωση βαθμού απόδοσης συμβατικών σταθμών

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ Γενικά Στοιχεία Αντικείμενα Έρευνας Σπουδές

Η ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ & ΚΥΨΕΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ. Δρ. Μ. Ζούλιας Γραμματεία της Πλατφόρμας, Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΩΝ

ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Εργ.Αεροδυναμικής,ΕΜΠ. Καθ. Γ.Μπεργελές

December 1999: 2.2 billion 26 December 1999: 6 billion 10.8 billion 27 December 1999: 2.5 billion CO

ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ - Προοπτικές συµπαραγωγής θερµότητας / ηλεκτρισµού

Η ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ & ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΤΟ ΝΕΟ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΤΟΠΙΟ

CSR series. Thick Film Chip Resistor Current Sensing Type FEATURE PART NUMBERING SYSTEM ELECTRICAL CHARACTERISTICS

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΣΧΟΛΉ: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ. Επιβλέπων: ΖΟΥΝΤΟΥΡΙΔΟΥ ΕΡΙΕΤΤΑ

Διπλωματική Εργασία του Φοιτητή του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών, της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών:

the total number of electrons passing through the lamp.

ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΩΝ ΓΙΑ ΑΝΑΓΕΝΝΟΥΜΕΝΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΣΤΕΡΕΟΥ ΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΡΟΦΟΔΟΤΟΥΜΕΝΕΣ ΜΕ CO 2. Κ.Μ. Παπαζήση, Σ.

Ανάλυση Υβριδικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας που συνδυάζει ΑΠΕ και Τεχνολογίες Υδρογόνου ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Τεχνολογίες δέσµευσης CO2

Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Πηγές Ενέργειας για τον 21ο αιώνα

Capacitors - Capacitance, Charge and Potential Difference

Current Sensing Thick Film Chip Resistor-SMDB Series Size: 0402/0603/0805/1206/1210/2010/2512. official distributor of

ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΚΥΨΕΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΠΡΩΤΟΝΙΑΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

«Μακροχρόνιος Εθνικός Ενεργειακός Σχεδιασμός»

Specification. code ±1.0 ±1.0 ±1.0 ±1.0 ±0.5 approx (g)

STEAM TABLES. Mollier Diagram

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΗΛΙΑΚΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΕΣ ΚΑΙ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

HELECO 05. Αθανάσιος Νταγκούµας, Νίκος Λέττας, ηµήτρης Τσιαµήτρος, Γρηγόρης Παπαγιάννης, Πέτρος Ντοκόπουλος

Η ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ & ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΤΟ ΝΕΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΤΟΠΙΟ

Η ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΗΝ ΑΥΤΟΚΙΝΗΣΗ

A global biofuels outlook: U.S. RIN markets and EU proposals. Gerard Wynn Energy and climate columnist Thomson Reuters

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ. Ανδριανός Θεοχάρης Operations Manager Ελίν Βιοκαύσιμα

Figure 1 T / K Explain, in terms of molecules, why the first part of the graph in Figure 1 is a line that slopes up from the origin.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΔΟΚΙΜΑΣΤΗΡΙΟΥ ΚΥΨΕΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Διπλωματική Εργασία

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Ημερίδα ΙΕΝΕ «Ενέργεια και Μεταφορές»

1. PV modules 2. Wind Generator 3. Charge Controllers 4. Battery Bank 5. Inverter 6. Fuse box 7. AC appliances

ρ Παρουσίαση τεχνοοικονομικών χαρακτηριστικών και λειτουργιών υφιστάμενου σταθμού βιοαερίου Γιώργος Αντρέου

Transcript:

Κυψέλες Καυσίμου Fuel Cells Δημήτριος Τσιπλακίδης Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Τμήμα Χημείας

Παραγωγή ενέργειας Κατανάλωση ενέργειας στην ΕΕ-28 (σε 1,000 ΤJ).

Αναζήτηση εναλλακτικών καυσίμων Γιατί; Επίπεδα ατμοσφαιρικού CO 2 και αύξηση θερμοκρασίας Φαινόμενο θερμοκηπίου 1.00 0.80 Change in temperature ( o C) 0.60 0.40 0.20 0.00-0.20 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Global surface temperatures, 1860-1999 Αύξηση μέσης θερμοκρασίας

Αναζήτηση εναλλακτικών καυσίμων Γιατί; Εξάρτηση και περιορισμοί διάθεσης πετρελαίου Παγκόσμια παραγωγή πετρελαίου

Καύσιμο Υδρογόνο: γιατί; Το υδρογόνο έχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα Μπορεί να παραχθεί από το νερό με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας 142 MJ per kg of H 2! Η καύση του δεν παράγει ανθρακούχες ενώσεις Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πλήθος εφαρμογών Υψηλή απόδοση

Κυψέλες Καυσίμου Εισαγωγή Οι κυψέλες καυσίμου είναι ηλεκτροχημικές συσκευές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας: Χρησιμοποιούν μια ηλεκτροχημική διεργασία (αντίδραση) και όχι καύση για την μετατροπή της χημικής ενέργειας ενός καυσίμου απ ευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. Επιπλέον είναι δυνατόν να παράγουν ταυτόχρονα θερμική ενέργεια κατάλληλη για οικιακή ή βιομηχανική χρήση. Μια ηλεκτροχημική διάταξη μετατροπής ενέργειας Μοιάζει με μια μπαταρία: Όμως Η χημική ενέργεια ανανεώνεται συνεχώς Συνήθως, τροφοδοτείται η άνοδος με αέριο καύσιμο (Η 2 )και η κάθοδος με αέρα (Ο 2 )

Κυψέλες Καυσίμου Εισαγωγή 1838: Επινόηση των κυψελών καυσίμου ( Backwards Electrolysis ) από τον Γερμανό Christian Friedrich Schönbein 1839: Κατασκευή της πρώτης κυψέλης καυσίμου ( Gas battery ) από τον Ουαλό Sir William Grove

Κυψέλες Καυσίμου Εφαρμογές Κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούνται σε μεγάλη και μικρή κλίμακα εφαρμογών Σταθερές εφαρμογές (100 300MW) : μπορεί να χρησιμοποιηθεί για καύσιμο H/C, ή αεριοποιημένος άνθρακας, συνδυάζεται με αεροστρόβιλο (turbine) για τον εκμετάλλευση του παραγόμενου ατμού Κατανεμημένη παραγωγή ενέργειας (5 kw 1MW) μέσα συγκοινωνίας(50 200 kw) Βοηθητικές μονάδες ισχύος (1 15 kw) Φορητές συσκευές(<5 100 W) Εφαρμογή σε «κλειστό» περιβάλλον Διάστημα (δορυφόροι ), υποβρύχια,

Κυψέλες Καυσίμου Αρχή λειτουργίας Ηλεκτρολύτης: αγωγός ιόντων οξυγόνου (Ο ) Ηλεκτρολύτης: αγωγός πρωτονίων (Η + )

Κυψέλες Καυσίμου Αρχή λειτουργίας Η + Ανοδική αντίδραση H 2H 2e 2 H Καθοδική Αντίδραση 1 2 O 2 2 2e O 2 2 O 2H H O Ο H2 2H 2e 2 O 2H H O 2 2 O 1 O 2 2 2 2e O

Κυψέλες Καυσίμου (Fuel Cells) PEMFC: proton exchange membrane fuel cells PAFC: phosphoric acid fuel cells SOFC: solid oxide fuel cells AFC: alkaline fuel cells MCFC molten carbonate fuel cells

Οι κυψέλες καυσίμου σήμερα Στοιχεία & Αριθμοί AFC MCFC PAFC PEMFC SOFC Απόδοση 70% 60-80% 36-45% 34-36% 45-65% Ισχύς 300W-5kW 2 MW 200 kw 50-250kW 100 kw Θερμοκρασία λειτουργίας 90-200 C 600-1000 C 150-200 C 60-100 C 600-1000 C Ηλεκτρολύτης KOH KaCO 3 - H 3 PO 4 - Na 2 CO 3 H 2 O Πολυμερική μεμβράνη (Nafion) YSZ Φορέας φορτίου Αναμόρφωση καυσίμου OH - CO 3 H + H + O 2- ναι όχι ναι ναι όχι

Οι κυψέλες καυσίμου σήμερα Στοιχεία & Αριθμοί Εφαρμογές Φορητές ηλεκτρονικές συσκευές Αυτοκίνητα, Οικιακή χρήση, CHP Distributed power, Heavy-duty vehicles Ενέργεια (Watt) 1 10 100 1k 10k 100k 1M 10M AFC Εύρος εφαρμογών για τους διάφορους τύπους κυψελών καυσίμου PEMFC SOFC MCFC PAFC

Κυψέλες Καυσίμου

Θερμοδυναμική Θεώρηση Το μέγιστο έργο που μπορούμε να λάβουμε από την αντίδραση οξείδωσης (αντιστρεπτή διεργασία ανταλλαγής φορτίου) σε μια κυψέλη καυσίμου είναι: -ΔG=nFU Όταν η διεργασία ανταλλαγής φορτίου είναι πολύ αργή (αντιστρεπτή), τότε το κύκλωμα δεν διαρρέεται από ρεύμα (i=0) και η τάση λειτουργίας είναι η αντιστρεπτή τάση U rev : -ΔG U rev = nf Η ιδανική θερμοδυναμική απόδοση ενός κελιού καυσίμου ορίζεται ως ο λόγος του παραγόμενου έργου, W, προς το θερμικό περιεχόμενο του καυσίμου, -ΔH Ο : W ε th = -ΔH 0 Η αποτελεσματική θερμοδυναμική απόδοση ε, ορίζεται ως ο λόγος του παραγόμενου έργου, W, προς το μέγιστο έργο που μπορούμε να λάβουμε από την αντίδραση, -ΔG: W nfu U ε= = = -ΔG nfu U rev rev

Θερμοδυναμική Θεώρηση Τυπική καμπύλη Τάσης Έντασης Κελιού Καυσίμου

Θερμοδυναμική Θεώρηση Ενεργειακές Απώλειες - Υπέρταση Κατά την λειτουργία του κελιού καυσίμου εμφανίζονται ενεργειακές απώλειες λόγω της ύπαρξης μη αντιστρεπτών φαινομένων Το δυναμικό λειτουργίας του κελιού, U, είναι μικρότερο σε σχέση με το αντιστρεπτό δυναμικό U rev Υπέρταση : η=urev -U η=η ohm +η conc +ηact Υπέρταση Ενεργοποίησης αfη a act -αfη i=i c act 0 exp -exp RT RT Ωμική Υπέρταση η ohm =I(R el +R i +R c ) Υπέρταση Συγκέντρωσης -RT i i η conc = ln 1- +2ln 1-4F il,c il,a

Fuel Cell Types FC- Type e - Load e - Solid Oxide FC Molten Carbonate FC Phosphoric Acid FC Polymer Electrolyte Membrane FC Alkaline FC SOFC 750-1000 C MCFC 650 C PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C O 2- CO 2-3 H + H + H + OH - H 2 O 2,Air Anode Electrolyte Cathode

SOFC 750-1000 C MCFC 650 C PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C Spec. conductivity Load O 2- CO 2-3 OH - H + e - e - O 2- CO 2-3 H + H + H + OH - Spec. minimal conductivity 1 Scm -1 H 2 Electrolyte Anode Cathode 1/T

SOFC 750-1000 C MCFC 650 C PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C Spec. 1000 C 500 C 50 conductivity C Load O 2- CO 2-3 OH - H + e - e - O 2- CO 2-3 H + H + H + OH - Spec. minimal conductivity 1 Scm -1 H 2 Electrolyte Anode Cathode 1/T

e - Load e - T SOFC 750-1000 C MCFC 650 C PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C O 2- CO 2-3 H + H + H + OH - HT- FC LT- FC H 2 Anode Electrolyte Cathode

Practical Electrical Efficiency 100% Efficiency [%] 75% 50% 25% PAFC PEMFC MCFC SOFC 0% 0 200 400 600 800 1000 1200 T [ C] H 2 -Air-System (approximated)

Fuel Cell Technology HighT (SOFC, MCFC) Liquid fuels Natural gas Fuel cell types SOFC Thermally integrated Reformer 800 C to 1000 C MCFC Thermally integrated Reformer 650 C Source: B.C.H. Steele, Nature 99

Fuel Cell Technology HighT (SOFC, MCFC) Liquid fuels Evaporation Fuel cell types Natural gas Sulphur removal SOFC Thermally integrated Reformer MCFC Thermally integrated Reformer 800 C to 1000 C 650 C Source: B.C.H. Steele, Nature 99

Fuel Cell Technology HighT (SOFC, MCFC), LowT (PAFC, PEMFC) Liquid fuels Evaporation Fuel cell types Natural gas HT-FC Sulphur removal SOFC Thermally integrated Reformer MCFC Thermally integrated Reformer 800 C to 1000 C 650 C LT-FC Conversion to H 2 and CO 2 Shift reaction H 2 and CO 2 CO selective oxidation PAFC CO < 5% PEMFC CO < 10 ppm 200 C 80 C

Fuel Cell Technology HighT (SOFC, MCFC), LowT (PAFC, PEMFC) Liquid fuels Evaporation Fuel cell types Natural gas Increasing complexity of fuel processing Sulphur removal Conversion to H 2 and CO 2 Shift reaction H 2 and CO 2 CO selective oxidation SOFC Thermally integrated Reformer MCFC Thermally integrated Reformer PAFC CO < 5% PEMFC CO < 10 ppm 800 C to 1000 C 650 C 200 C 80 C

e - Load e - Complexity SOFC 750-1000 C MCFC 650 C O 2- CO 2-3 HT- FC CH 4 CO PAFC 200 C H + DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C H + H + LT- FC H 2 CH 3 OH AFC 20 C-90 C OH - H 2 Anode Electrolyte Cathode

e - Load e - Complexity Start-up time Dynamic SOFC 750-1000 C MCFC 650 C O 2- CO 2-3 HT- FC CH 4 CO low low PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C H + H + H + LT- FC H 2 CH 3 OH fast fast AFC 20 C-90 C OH - H 2 Anode Electrolyte Cathode

e - Load e - Complexity Start-up time Dynamic MCFC 650 C Electricity and Heat Generation O 2- SOFC 750-1000 C - large stationary CO 3 2- HT- FC CH 4 CO low low PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C H + H + H + LT- FC H 2 CH 3 OH fast fast AFC 20 C-90 C OH - H 2 Anode Electrolyte Cathode

e - Load e - Complexity Start-up time Dynamic SOFC 750-1000 C MCFC 650 C O 2- CO 2-3 HT- FC CH 4 CO low low PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C H + Electricity and Heat H + Generation - house stationary H + - mobile -portable OH - LT- FC H 2 CH 3 OH fast fast H 2 Anode Electrolyte Cathode

e - Load e - Complexity Start-up time Dynamic MCFC 650 C Electricity and Heat Generation O 2- SOFC 750-1000 C - large stationary CO 3 2- HT- FC CH 4 CO low low PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C H + Electricity and Heat H + Generation - house stationary H + - mobile -portable OH - LT- FC H 2 CH 3 OH fast fast H 2 Anode Electrolyte Cathode

Κυψέλες Καυσίμου Πλεονεκτήματα Φιλικά προς το περιβάλλον, με ελάχιστα απόβλητα Μεγάλο εύρος ισχύος μεγάλο εύρος εφαρμογών Υψηλή πυκνότητα ενέργειας Άμεση μετατροπή ενέργειας Απόδοση 40 55% LHV 70% (w/τουρμπίνα) Δυνατότητα συμπαραγωγής Συστήματα που δεν αποτελούνται από κινούμενα μέρη Αθόρυβα συστήματα Λειτουργούν σε σταθερή θερμοκρασία Δυνατότητα επιλογής καύσιμου Αντοχή και μεγάλος χρόνος ζωής Επιτόπια παραγωγή ισχύος σε απομονωμένες περιοχές και σημεία εκτός δικτύου Τεχνολογία με δυνατότητα κλιμάκωσης μεγέθους (scale up ή scale down) έλεγχος λειτουργίας από απόσταση

Κυψέλες Καυσίμου SOFC: Solid Oxide Fuel Cells

Κυψέλες Καυσίμου SOFC Αρχή λειτουργίας

-- HO+2e2Αρχή λειτουργίας Καυσίμου OΚυψέλες SOFC Cathode Anode (e.g. La 1-x Sr x MnO 3 ) (e.g. Ni-ZrO 2-2-H-cermet)2e +OO+21222

Κυψέλες Καυσίμου SOFC Δομή & Βασικά χαρακτηριστικά T. Van Gestel, D. Sebold, H.P. Buchkremer, D. Stöver, J. European Ceramic Society, 32 (2012) 9-26

Κυψέλες Καυσίμου SOFC Δομή & Βασικά χαρακτηριστικά Συστοιχίες κελιών καυσίμου (Α) Σωληνοειδής δομή

Κυψέλες Καυσίμου SOFC Δομή & Βασικά χαρακτηριστικά Συστοιχίες κελιών καυσίμου (Β) Επίπεδη δομή

SOFC Concepts Planar (Siemens) Tubular (Westinghouse, now Siemens-Westinghouse)

State-of-the-art μονάδες SOFC Πλεονεκτήματα των SOFCs Υψηλή απόδοση technology current state of advancement market share in 2025 (%) Δυνατότητες συμπαραγωγής PAFC marketing phase (3000 /kw) 10 Ανθεκτικότητα σε καύσιμα χαμηλής καθαρότητας MCFC SOFC Development / prototypes R&D (planar technology) Development / prototype (tubular technology) 25 40 Δυνατότητα εσωτερικής αναμόρφωσης Χαμηλά επίπεδα εκπομπών PEMFC R&D 25 Καταλύτες χαμηλού κόστους

State-of-the-art μονάδες SOFC Οι προκλήσεις Ανάπτυξη μονάδων SOFC με τη χρήση νέων, χαμηλού κόστους, υλικών υψηλής αντοχής, σταθερότητας και απόδοσης Ανάπτυξη SOFCs χαμηλής θερμοκρασίας (αποτελεσματικότερη φραγή/σταθερότηταμικρότερο κόστος) Περιορισμός χρόνου εκκίνησης Βελτίωση διαχείρισης θερμότητας Ενίσχυση αντοχής, αξιοπιστίας και χρόνου ζωής Μείωση Κόστους

Κυψέλες Καυσίμου PEMFC: Proton Exchange Membrane Fuel Cells

Principle of PEM Fuel Cell Nafion Membrane/electrode assembly

PEM FUEL CELL Nafion Transport of H + drags ca. 6 H 2 O molecules

PEM FUEL CELL

PEM FUEL CELL Φωτογραφία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου ενός ηλεκτροκαταλύτη Pt/C Δομή στρώματος διάχυσης αερίων

PEM FUEL CELL Photographs of stainless steel flow fields/current collectors

PEM FUEL CELL

PEM FUEL CELL

PEM FUEL CELL PERFORMANCE

Natural Gas driven 5 kw PEFC

Natural Gas driven 5 kw PEFC 5 kw PEFC

PEM Fuel Cell Εφαρμογές Μεταφορές Αυτοκίνητα Λεωφορεία Οχήματα ειδικών εφαρμογών (περονοφόρα, οχήματα αεροδρομίων ) Σταθερές (σπίτια, απομακρυσμένες εγκαταστάσεις, back-up power )

DMFC: DIRECT METHANOL FUEL CELL

Κυψέλες Καυσίμου MCFC: Molten Carbonate Fuel Cells

Molten Carbonate Fuel Cell History M-C Power's molten carbonate fuel cell power plant in San Diego, California, 1997. M-C Power's molten carbonate fuel cell power plant in San Diego, California, 1997.

Molten Carbonate Fuel Cell Technology In a molten carbonate fuel cell (MCFC), carbonate salts are the electrolyte. Heated to 650 degrees C (about 1,200 degrees F), the salts melt and conduct carbonate ions (CO3) from the cathode to the anode. At the anode, hydrogen reacts with the ions to produce water, carbon dioxide, and electrons. The electrons travel through an external circuit, providing electrical power along the way, and return to the cathode. There, oxygen from air and carbon dioxide recycled from the anode react with the electrons to form CO3 ions that replenish the electrolyte and transfer current through the fuel cell. A component module from a 1966 molten carbonate fuel cell made for the U.S. Army A 100 watt molten carbonate fuel cell made for the Army around 1964 by Texas Instruments

MCFC - 250 kw

MCFC units 15 10 MTU (FC energy US) 8 units Europe 4 units Japan 9 units US MTU: 6-9 units in Europe 5 ANSALDO: 120 kw units to 500 kw 2003 2004 years

Stationary MCFC Materials new sealing concepts corrosion stable and cheap metal materials porous, corrosion stable and chep ceramik structures Design higher size ( > 1 MW) Development of Production Technology Endurance Testing for higher Reabilty

Εφαρμογές Κυψελών Καυσίμου

Σταθερές Εφαρμογές

Stationary FC el FC Gasoline Steam- and Gasturbines Facility power

Stationary FC el FC + Gas turbine FC Gasoline Steam- and Gas turbines Facility power

SOFC with Gasturbine

CHP - Primary Energy Savings in Relation to Separate Generation

CHP - Primary Energy Savings in Relation to Separate Generation HT- FC LT-FC

Large Stationary e - Load e - Complexity SOFC 750-1000 C MCFC 650 C O 2- CO 2-3 HT- FC CH 4 CO PAFC 200 C H + DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C H + H + LT- FC H 2 CH 3 OH AFC 20 C-90 C OH - H 2 Anode Electrolyte Cathode

Large Stationary e - Load e - SOFC 750-1000 C MCFC 650 C PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C O 2- CO 2-3 H + H + H + OH - H 2 Anode Electrolyte Cathode

Large Stationary e - Load e - SOFC 750-1000 C O 2- MCFC 650 C CO 3 2- PAFC 200 C H + DMFC 80 C-110 C H + PEFC 20 C-80 C H + AFC 20 C-90 C H 2 Anode OH - Electrolyte Cathode 166 units worldwide 200 kw ONSI-PAFC but < 40 %, costs

large: here > 10 kw

Large Fuel Cells Technology Type by Percentage From Cropper Article 667 Fuel Cell Today 09/2003

Large Fuel Cells Technology Type by Percentage with respect to technical maturity MCFC - in the CHP segment - is about 2 years ahead of SOFC From Cropper Article 667 Fuel Cell Today 09/2003

System Production Numbers and Power 2002 / 2003 From Cropper Article 667 Fuel Cell Today 09/2003

The Power Generation Market Total Power Generation Market 100 % [145 GW/a, /2006/2010) Central Power Stations High V-Grid 75 % [110 GW/a] Distributed Market Medium V, Low V 25 % [35 GW/a] Recip Engines 29% GT/ST/MT 39% Renewables 29% Fuel Cells 3% Siemens Westinghouse

FC Residential Use e - Load e - Start-up Dynamic time SOFC 750-1000 C MCFC 650 C O 2- CO 2-3 HT- FC low low PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C H + H + H + OH - LT- FC fast fast H 2 Anode Electrolyte Cathode

Residential FCs

FC Residential Emissions

Plug Power

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Vorserienanlagen HXS 1000 Premiere (ca. 150 Einheiten) Seriennahes Produkt (ab 2006: > 1.000 p.a.) Production NRW-Feldtest Pilotserie (ca. 400 Anlagen) (3 Anlagen) Praxistest: Virtual Fuel Cell Power Plant (52 Anlagen) Beginn Serienproduktion Production Prototypen Feldtestphase noch kein offizieller Zeitplan Prototypen Vorserienproduktion für Feldtest Beginn Serienproduktion (noch nicht marktfähige Preise) Product.

Cost Developement - Learning Curve - learning factors

Portable Application

Portable Application e - Load e - Start-up Dynamic time SOFC 750-1000 C MCFC 650 C O 2- CO 2-3 HT- FC low low PAFC 200 C DMFC 80 C-110 C PEFC 20 C-80 C AFC 20 C-90 C H + H + H + OH - LT- FC fast fast H 2 Anode Electrolyte Cathode

Micro-FC

Micro-FC Cellular Phone

Micro-Fuel Cells - Notebooks, H 2 driven - Samsung Electronics: 100Wh laptop PC fuel cell using 100cc of methanol solution, enabling continuous usage for more than 10 hours without recharging.

Midi-Fuel Cells Smart Fuel Cell, DMFC Smart Fuel Cell, power 40 W, voltage 12-14.5 V, operating time 100 h (@ 2.5 l methanol)

Midi-FC: PV back-up PV Battery Load PEMFC Hydrogen 100 W p 12 V/ 100 Ah 12 V, 10 W 20W, 20 Cells 14 V 50 l/ 200 bar Source: Neste Advanced Power Systems Insulated box with FC

Fuel Cell Cars

Electric Energy Generation on Board - Today 100 % ==========> 10 % ( 5-15 %)

Electric Energy Generation on Board - Tomorrow 100 % =======> 30-40 % Fuel E-Energy

PEMFC or SOFC?

PEMFC or SOFC?

PEMFC or SOFC? thermal losses

PEMFC or SOFC? car taxi, truck, bus thermal losses

One-Fuel Car (BMW-SOFC)

BMW-SOFC, 2nd Generation

APU - Problems

DaimlerChrysler Development methanol hydrogen

FUEL CELL CARS

FUEL CELL CARS Engine: Fuel economy: Range: H2 Storage: 100 kw, 57 liters, 148 lb 74 mpgge 280 miles 4.1 kg at 5000 psi

FUEL CELL BUS

FUEL CELL BUS