Преобразование химической энергии в электрическую
Преобразование химической энергии в электрическую
Современная тепловая электроэнергетика базируется на так называемых электромеханических способах преобразования энергии — в них тепловая энергия сгорания топлива преобразуется в механическую энергию вращения, которая в электрогенераторе превращается в электрическую. Альтернативой электромеханическим преобразователям (ЭМП) являются относящиеся к способам прямого преобразования энергии топливные элементы (ТЭ) — электрохимические устройства, использующие водород, моноксид углерода либо углеводородные топлива — газообразные и жидкие, а также кислород воздуха для выработки электрической энергии. Процесс производства электроэнергии в топливных элементах значительно более эффективен, чем в ЭМП сопоставимой мощности. Кроме того, в ТЭ нет движущихся частей и минимизирована роль сжигания топлива, что делает процесс бесшумным и экологически чистым.
На сегодняшний день не известна более эффективная технология преобразования химической энергии топлива в электрическую энергию, чем твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ). Энергетические установки на ТОТЭ обладают рядом важных преимуществ. КПД таких систем по электрической энергии достигает 60%, а при использовании гибридных систем с газовыми турбинами, позволяющими использовать энергию выходящих газов, – до 70%. Когенерация электрической и тепловой мощности (например, для отопления помещений) позволяет повысить суммарный КПД до 90%. Отсутствие движущихся частей позволяет энергетическим системам демонстрировать общее время работы до замены батарей на уровне 30-40 тысяч часов (3-5 лет), а межсервисный интервал превышает 10 тысяч часов (более года).
В ИФТТ РАН с 2003 года проводятся систематические комплексные научно-исследовательские и опытно конструкторские работы целями которых являлось:
Разработка лабораторной масштабируемой технологии создания ТОТЭ планарной конструкции.
Разработка, изготовление и испытания единичных ТОТЭ планарной геометрии размером 100х100 мм с удельной мощностью не менее 250 мВт/см 2 .
Вариантная проработка конструкции экспериментальной модели батареи из ТОТЭ размером 100х100 мм 2 мощностью 500 Вт.
Разработка эскизной конструкторской документации на батарею из ТОТЭ размером 100х100 мм 2 мощностью 500 Вт.
Изготовление и испытания батарей ТОТЭ мощностью 500 Вт;
Научный и технологический задел в области разработки и изготовления единичных ТОТЭ планарной геометрии.
Научно-технологический задел:
определены оптимальные составы ионных проводников для изготовления мембраны анионного проводника;
разработана и запатентована трехслойная конструкция мембран анионного проводника, позволяющая получать гибкие механически прочные мембраны с высокой анионной проводимостью;
разработана конструкция многослойных электродов с градиентным составом и микроструктурой: трехслойный катод и четырехслойный анод;
оптимизирован температурный режим формирования многослойных электродов за один высокотемпературный отжиг.
Технологический путь изготовления МЭБ (уровень мембран и мембранно-электродных блоков:
Уровень батарей ТОТЭ
Биполярные токовые коллекторы с защитным покрытием:
Импульсные МГД-преобразователи химической энергии в электрическую
В книге описана физика и техника магнитогидродинамического преобразования химической энергии взрывчатых веществ и порохов в мощные импульсы электрической энергии. Рассмотрены три типа преобразователей: взрывной МГД-генератор, взрывомагнитный генератор, импульсный МГД-генератор с квазистационарным потоком продуктов сгорания порохов. Обсуждены физические проблемы, определяющие эффективность преобразования энергии. Указаны области оптимального использования этих генераторов. В книге представлены результаты оригинальных исследований и разработок, выполненных авторами в течение 20 лет. Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, специалистов в области электро- и плазмофизики, методов прямого преобразования энергии.
Использование материалов ЭБ РФФИ
Воспроизведение материалов из ЭБ в любой форме требует письменного разрешения РФФИ. Пользователи вправе в индивидуальном порядке использовать материалы, находящиеся на сайте РФФИ, для некоммерческого использования.
Пользователь обязуется не осуществлять (и не пытаться получить) доступ к каким-либо материалам ЭБ иным способом, кроме как через интерфейс Сайта.
Пользователь обязуется не воспроизводить, не дублировать, не копировать, не продавать, не осуществлять торговые операции и не перепродавать материалы ЭБ для каких-либо целей.
Другие произведения авторов:
| № | Название | Автор | Рубрика | Номер гранта | Текст |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Термодинамика адиабатического и ударно-волнового воздействия на вещество | Фортов В.Е. | физика и астрономия | 19-12-00003 | |
| 2 | Мощные ударные волны на Земле и в космосе | Фортов В.Е. | физика и астрономия | 18-12-00014 | |
| 3 | Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Справочные приложения, базы и банки данных. Тематический том IХ-34. Плазменная аэродинамика | Фортов В.Е., Битюрин В.А. | фундаментальные основы инженерных наук | 14-08-07003 | |
| 4 | Физика пылевой плазмы. От экспериментов на Международной космической станции к новым технологиям на Земле | Фортов В.Е. и др. | физика и астрономия | 14-02-07014 | |
| 5 | Импульсная электроника. Ч. 2 : Высокоэнергетичная импульсная электроника | Лебедев Е.Ф. и др. | инженерные и технические науки | 13-08-07005 |
Другие произведения в разделе:
| № | Название | Автор | Рубрика | Номер гранта | Текст |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | А. И. Ларкин. Собрание трудов. Том 2 | Ларкин А.И. | физика и астрономия | 09-02-07039-д | |
| 2 | АТОМ-М : Алгоритмы и программы для исследования атомных и молекулярных процессов | Амусья М.Я. и др. | физика и астрономия | 16-12-00041 | |
| 3 | Адаптивная коррекция атмосферных искажений оптических изображений на основе искусственного опорного источника | Больбасова Л.А., Лукин В.П. | физика и астрономия | 11-08-07003-д | |
| 4 | Адаптивные методы обработки спекл-модулированных оптических полей | Кульчин Ю.Н. и др. | физика и астрономия | 09-02-07016 | |
| 5 | Адсорбция, адсорбенты и адсорбционные процессы в нанопористых материалах | нет данных | физика и астрономия, химия и науки о материалах | 11-03-07023 |
- Книги, изданные при поддержке РФФИ
- Вестник РФФИ, издание на русском языке
- Вестник РФФИ, издание на английском языке
- Вестник РФФИ. Гуманитарные и общественные науки
- Научно-популярные статьи и фотоматериалы
- Аннотированные отчеты по проектам РФФИ
© 1992–2020, Российский фонд фундаментальных исследований
Россия, 119334, Москва, Ленинский проспект, 32а, 20-21 этаж
Телефон для справок: +7 (499) 941-01-15
Примеры термоэлектрических генераторов промышленного применения
Универсальный термоэлектрический генератор Б4-М
Универсальный генератор Б4-М позволяет получать напряжение питания 12 В при установке на вертикальные горячие поверхности с температурой +250 °С и обеспечивающие мощность теплового потока через генератор 300 Вт. Генератор обеспечивает непрерывную круглосуточную работу без постоянного наблюдения за его функционированием. Степень защиты ТЭГ Б4-М от прикосновения к токоведущим частям, попадания твердых посторонних тел и жидкости — IP35 по ГОСТ 14254-96. Генератор предназначен для работы в помещении и на открытом воздухе при любой погоде. Генератор снабжен бронерукавом, служащим защитой проводов выходного напряжения от механических повреждений и перегрева (рис. 2). На бронерукаве также установлен разъем выходного напряжения.
Рис. 2. Внешний вид и состав ТЭГ Б4-М (1 — рабочая поверхность; 2 — кожух; 3 — отверстия для крепежа; 4 — ребра радиатора; 5 — разъем подключения переходного устройства
В реальных условиях эксплуатации в силу ряда факторов достаточно сложно обеспечить постоянную температуру источника тепла. В этой связи для защиты от перегрева и повышения надежности генератор имеет встроенную тепловую защиту, предотвращающую выход из строя генератора при нагреве установочной поверхности до +300 °С. Основные технические характеристики ТЭГ Б4-М приведены в таблице 1.
В процессе проектирования систем с применением термоэлектричесих генераторов возникает вопрос: какими будут выходные параметры генератора при температурах ниже номинальной? На рис. 3 приведена зависимость выходной мощности генератора Б4-М на согласованной нагрузке от температуры источника тепла. На графике видна область срабатывания тепловой защиты после роста температуры источника тепла свыше +260 °С, при котором происходит уменьшение теплового потока через термоэлектрический модуль и, как следствие, снижение вырабатываемой электрической мощности. Испытания производились при комнатной температуре, в условиях естественной конвекции. Для нормальной работы ТЭГ Б4-М необходимо охлаждение радиатора, поэтому важно обеспечить свободное прохождение воздуха вдоль его ребер. Эксплуатация генератора на открытом воздухе, как правило, дает лучшие результаты за счет присутствия дополнительного естественного обдува радиатора, при этом защищать генератор от дождя и снега необходимости нет, так как попадание влаги на радиатор дополнительно охлаждает его и, соответственно, увеличивает вырабатываемую мощность устройства. Для питания электронных устройств рекомендуется применять соответствующий стабилизатор напряжения.
Рис. 3. Типовые результаты испытаний генератора Б4-М
Термоэлектрический генератор ТЭГ-5
Модернизация инфраструктуры промышленных предприятий и внедрение современных систем энергоучета зачастую ограничены отсутствием электрического питания в местах установки различных приборов телеметрии и передачи данных. При этом во многих случаях в наличии есть паропровод. Для получения источника электрической энергии от тепловой энергии пара служит термоэлектрический генератор ТЭГ-5 (рис. 4), устанавливаемый на паропроводах промышленных объектов и имеющий выходную мощность 5 Вт, гарантированную производителем для самых неблагоприятных сочетаний условий эксплуатации. Основные технические характеристики приведены в таблице 2.
Рис. 4. Генератор ТЭГ-5: сверху габаритные размеры; внизу внешний вид
Термоэлектрический генератор на газовом топливе ТЭГ-15
Термоэлектрический генератор на газовом топливе ТЭГ-15 (рис. 5) предназначен для получения электрической энергии для питания аппаратуры учета расхода газа путем преобразования тепловой энергии сжигания газового топлива в электрическую. Генератор успешно эксплуатируется на газораспределительных пунктах и обеспечивает автономное питание систем сбора и передачи информации, независимое от внешних источников электрической энергии.
Рис. 5. Термоэлектрический генератор ТЭГ-15 на газораспределительных пунктах
Применение термоэлектрических генераторов на газовом топливе позволяет снизить затраты, исключив необходимость подключения к линиям электроснабжения пунктов размещения измерительной и передающей аппаратуры. Генераторы снабжены аккумуляторными батареями и устройством контроля заряда и работы устройства. Как указано в таблице 3, номинальная мощность генератора составляет 15 Вт. Этой мощности достаточно для питания современных электронных приборов учета расхода и параметров газа. В случае необходимости получения большей мощности или резервирования генераторы могут каскадироваться.
| Учебная дисциплина | Физика |
Воспользуйтесь услугой!
Оплата
Способы оплаты для физических лиц:
- пластиковой картой через личный кабинет вашего банка, например Сбербанк Онлайн ( Инструкция );
- переводом денежных средств через любой банк на территории РФ;
Способы оплаты для юридических лиц:
- безналичным переводом денежных средств на р/с компании;
Договор на поставку оборудования оформляется по запросу. Все необходимые для бухгалтерии документы (оригинал счета на оплату, счет-фактура, накладная) выдаются вместе с заказом.
Полная информация об оплате находится на странице «Оплата»
Доставка
Доставка по России:
Мы доставляем заказы по всей России с помощью транспортных компаний на Ваш выбор.
Доставка по Москве до терминалов ТК «Деловые линии», «СДЭК», «Курьер сервис экспресс», «ПЭК», производится бесплатно!
- «Деловые линии» – ежедневная отправка грузов (кроме выходных). При наличии товара на нашем складе, он будет отправлен в день оплаты.
- «СДЭК» – ежедневная отправка грузов (кроме выходных). При наличии товара на нашем складе, он будет отправлен в день оплаты.
- «Курьер сервис экспресс» – ежедневная отправка грузов (кроме выходных). При наличии товара на нашем складе, он будет отправлен в день оплаты.
- «ПЭК» — еженедельная отправка сборных грузов, производится строго на конец рабочей недели (четверг-пятница).
Вы можете получить заказ, воспользовавшись услугами других транспортных компаний.
Сроки и способ отправки Вы можете согласовать с менеджером по телефону 8(800)707-14-06.
Доставка по Москве и МО:
Мы осуществляем доставку по Москве и Московской обл., минимальная стоимость доставки составляет 350 рублей. Итоговую стоимость и время доставки уточняйте у наших менеджеров по телефону +7(800)707-14-06 или свяжитесь с нами удобным для Вас способом.
Самовывоз:
После подтверждения менеджером готовности заказа к отгрузке, вы можете получить его по адресу: Краснобогатырская улица, дом 89 стр. 1 с 10-00 до 18-00. Подробная схема проезда находится в разделе контакты.
Без резерва, приобрести товар невозможно!
Полная информация о доставке находится на странице «Доставка»
