ईंधन कोशिकाएं। मौजूदा ताप विद्युत संयंत्रों के लिए काफी वास्तविक विकल्प

आप सौर पैनलों या पवन टर्बाइनों से किसी को भी आश्चर्यचकित नहीं करेंगे, जो दुनिया के सभी क्षेत्रों में बिजली उत्पन्न करते हैं। लेकिन इन उपकरणों से उत्पादन स्थिर नहीं है और आपको उस अवधि के दौरान बिजली उत्पन्न करने के लिए बैकअप पावर स्रोत स्थापित करना होगा, या नेटवर्क से कनेक्ट करना होगा जब आरईएस सुविधाएं बिजली उत्पन्न नहीं करती हैं। हालांकि, 19वीं शताब्दी में विकसित किए गए ऐसे इंस्टॉलेशन हैं जो बिजली पैदा करने के लिए "वैकल्पिक" ईंधन का उपयोग करते हैं, यानी वे गैस या तेल उत्पादों को नहीं जलाते हैं। फ्यूल सेल ऐसे इंस्टालेशन हैं।

निर्माण का इतिहास

1838-1839 में विलियम ग्रोव (ग्रोव, ग्रोव) द्वारा ईंधन कोशिकाओं (एफसी) या ईंधन कोशिकाओं की खोज की गई थी, जब वे पानी के इलेक्ट्रोलिसिस का अध्ययन कर रहे थे।

संदर्भ: जल इलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन और ऑक्सीजन अणुओं में विद्युत प्रवाह की क्रिया के तहत पानी के अपघटन की प्रक्रिया है

इलेक्ट्रोलाइटिक सेल से बैटरी को डिस्कनेक्ट करने के बाद, उन्हें यह जानकर आश्चर्य हुआ कि इलेक्ट्रोड विकसित गैस को अवशोषित करने और करंट उत्पन्न करने लगे। विद्युत उद्योग में हाइड्रोजन के विद्युत रासायनिक "ठंडे" दहन की प्रक्रिया की खोज एक महत्वपूर्ण घटना बन गई है। बाद में उन्होंने ग्रोव बैटरी बनाई। इस उपकरण में नाइट्रिक एसिड में डूबा हुआ प्लैटिनम इलेक्ट्रोड और जिंक सल्फेट में जिंक इलेक्ट्रोड था। इससे 12 एम्पीयर का करंट और 8 वोल्ट का वोल्टेज उत्पन्न होता है। खुद बढ़ो इस निर्माण कहा जाता है "गीली बैटरी"... फिर उन्होंने दो प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके एक बैटरी बनाई। प्रत्येक इलेक्ट्रोड का एक सिरा सल्फ्यूरिक एसिड में था, और दूसरा सिरा हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के कंटेनरों में बंद था। इलेक्ट्रोड के बीच एक स्थिर धारा थी, और कंटेनरों के अंदर पानी की मात्रा बढ़ गई। ग्रो इस उपकरण में पानी को विघटित करने और सुधारने में सक्षम था।

"बैटरी बढ़ो"

(स्रोत: रॉयल सोसाइटी ऑफ द नेशनल म्यूजियम ऑफ नेचुरल हिस्ट्री)

शब्द "ईंधन सेल" (इंग्लैंड। "ईंधन सेल") केवल 1889 में एल मोंड द्वारा प्रकट हुआ था और
सी. लैंगर, जिन्होंने हवा और कोयला गैस से बिजली पैदा करने के लिए एक उपकरण बनाने की कोशिश की।

यह काम किस प्रकार करता है?

ईंधन सेल एक अपेक्षाकृत सरल उपकरण है... इसमें दो इलेक्ट्रोड होते हैं: एनोड (नकारात्मक इलेक्ट्रोड) और कैथोड (पॉजिटिव इलेक्ट्रोड)। इलेक्ट्रोड पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है। इसे तेज करने के लिए, इलेक्ट्रोड की सतह को उत्प्रेरक के साथ लेपित किया जाता है। TE एक और तत्व से लैस हैं - एक झिल्ली।ईंधन की रासायनिक ऊर्जा का सीधे विद्युत में परिवर्तन झिल्ली के कार्य के कारण होता है। यह सेल के दो कक्षों को अलग करता है, जो ईंधन और ऑक्सीडाइज़र से पोषित होते हैं। झिल्ली केवल प्रोटॉन को अनुमति देता है, जो ईंधन के विभाजन के परिणामस्वरूप प्राप्त होते हैं, एक उत्प्रेरक से ढके इलेक्ट्रोड पर एक कक्ष से दूसरे कक्ष में जाने के लिए (इस मामले में इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्किट के माध्यम से चलते हैं)। दूसरे कक्ष में, प्रोटॉन पानी बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों (और ऑक्सीजन परमाणुओं) के साथ फिर से जुड़ते हैं।

हाइड्रोजन ईंधन सेल कैसे काम करता है

रासायनिक स्तर पर, ईंधन ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया सामान्य दहन (ऑक्सीकरण) प्रक्रिया के समान होती है।

ऑक्सीजन में सामान्य दहन में, कार्बनिक ईंधन का ऑक्सीकरण होता है, और ईंधन की रासायनिक ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। आइए देखें कि इलेक्ट्रोलाइट वातावरण में और इलेक्ट्रोड की उपस्थिति में ऑक्सीजन द्वारा हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण होने पर क्या होता है।

एक क्षारीय माध्यम में एक इलेक्ट्रोड को हाइड्रोजन की आपूर्ति करने से एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है:

2H 2 + 4OH - → 4H 2 O + 4e -

जैसा कि आप देख सकते हैं, हमें इलेक्ट्रॉन मिलते हैं, जो बाहरी सर्किट से गुजरते हुए, विपरीत इलेक्ट्रोड में प्रवेश करते हैं, जिसमें ऑक्सीजन प्रवेश करती है और जहां प्रतिक्रिया होती है:

4e- + O 2 + 2H 2 O → 4OH -

यह देखा जा सकता है कि परिणामी प्रतिक्रिया 2H 2 + O 2 → H 2 O पारंपरिक दहन के समान है, लेकिन एक ईंधन सेल में एक विद्युत प्रवाह और आंशिक रूप से गर्मी उत्पन्न होती है.

ईंधन सेल के प्रकार

प्रतिक्रिया के लिए प्रयुक्त इलेक्ट्रोलाइट के प्रकार के अनुसार ईंधन कोशिकाओं को वर्गीकृत किया जाता है:

ध्यान दें कि कोयला, कार्बन मोनोऑक्साइड, अल्कोहल, हाइड्राज़िन और अन्य कार्बनिक पदार्थों का उपयोग ईंधन कोशिकाओं में ईंधन के रूप में भी किया जा सकता है, और वायु, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, क्लोरीन, ब्रोमीन, नाइट्रिक एसिड, आदि का उपयोग ऑक्सीडेंट के रूप में किया जा सकता है।

ईंधन सेल दक्षता

ईंधन सेल की एक विशेषता है दक्षता पर कोई कठोर सीमा नहींगर्मी इंजन की तरह।

मदद: दक्षताकार्नोट चक्र समान न्यूनतम और अधिकतम तापमान वाले सभी ताप इंजनों के बीच अधिकतम संभव दक्षता है।

इसलिए, सिद्धांत रूप में ईंधन कोशिकाओं की दक्षता 100% से अधिक हो सकती है। कई लोग मुस्कुराए और सोचा, "सतत गति मशीन का अर्थ है आविष्कार।" नहीं, यहाँ यह स्कूल रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम में लौटने लायक है। एक ईंधन सेल रासायनिक ऊर्जा के विद्युत ऊर्जा में रूपांतरण पर आधारित है। यहीं से चमत्कार आते हैं। पाठ्यक्रम के दौरान कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाएं पर्यावरण से गर्मी को अवशोषित कर सकती हैं।

संदर्भ: ऊष्माशोषी अभिक्रियाएँ ऊष्मा के अवशोषण के साथ होने वाली रासायनिक अभिक्रियाएँ हैं। एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के लिए, थैलेपी और आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के सकारात्मक मूल्य होते हैं (Δएच >0, Δ यू > 0), इस प्रकार, प्रतिक्रिया उत्पादों में प्रारंभिक घटकों की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है।

ऐसी प्रतिक्रिया का एक उदाहरण हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण है, जिसका उपयोग अधिकांश ईंधन कोशिकाओं में किया जाता है। इसलिए, सैद्धांतिक रूप से, दक्षता 100% से अधिक हो सकती है। लेकिन आज, ईंधन सेल ऑपरेशन के दौरान गर्म हो जाते हैं और पर्यावरण से गर्मी को अवशोषित नहीं कर पाते हैं।

संदर्भ: यह सीमा ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम द्वारा लगाई गई है। एक "ठंडे" शरीर से "गर्म" शरीर में गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया संभव नहीं है।

इसके अलावा, कोई भी संतुलन प्रक्रियाओं से जुड़े नुकसान नहीं हैं। जैसे: इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड की विशिष्ट चालकता के कारण ओमिक नुकसान, सक्रियण और एकाग्रता ध्रुवीकरण, प्रसार नुकसान। नतीजतन, ईंधन कोशिकाओं में उत्पन्न ऊर्जा का हिस्सा गर्मी में परिवर्तित हो जाता है। इसलिए, ईंधन सेल स्थायी गति मशीन नहीं हैं और उनकी दक्षता 100% से कम है। लेकिन इनकी दक्षता अन्य मशीनों की तुलना में अधिक होती है। आज ईंधन सेल दक्षता 80% तक पहुंचती है.

संदर्भ:चालीस के दशक में, अंग्रेजी इंजीनियर टी। बेकन ने 6 kW की कुल क्षमता और 80% की दक्षता के साथ ईंधन कोशिकाओं की एक बैटरी का डिजाइन और निर्माण किया, जो शुद्ध हाइड्रोजन और ऑक्सीजन पर चल रही थी, लेकिन बैटरी का पावर-टू-वेट अनुपात बहुत छोटी निकली - ऐसी कोशिकाएँ व्यावहारिक उपयोग के लिए अनुपयुक्त थीं और बहुत महंगी थीं (स्रोत: http://www.powerinfo.ru/)।

ईंधन सेल की समस्या

लगभग सभी ईंधन सेल हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में करते हैं, इसलिए एक तार्किक प्रश्न उठता है: "मैं इसे कहाँ से प्राप्त कर सकता हूँ?"

ऐसा लगता है कि इलेक्ट्रोलिसिस के परिणामस्वरूप ईंधन सेल की खोज की गई थी, इसलिए आप इलेक्ट्रोलिसिस के परिणामस्वरूप जारी हाइड्रोजन का उपयोग कर सकते हैं। लेकिन आइए इस प्रक्रिया पर करीब से नज़र डालें।

फैराडे के नियम के अनुसार: किसी पदार्थ की मात्रा जो एनोड पर ऑक्सीकृत होती है या कैथोड पर कम हो जाती है, इलेक्ट्रोलाइट से गुजरने वाली बिजली की मात्रा के समानुपाती होती है। इसका मतलब है कि अधिक हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए, आपको अधिक बिजली खर्च करने की आवश्यकता है। जल इलेक्ट्रोलिसिस के मौजूदा तरीकों में एकता से कम की दक्षता है। फिर हम प्राप्त हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन कोशिकाओं में करते हैं, जहां दक्षता भी एकता से कम होती है। इसलिए, हम जितना उत्पन्न कर सकते हैं उससे अधिक ऊर्जा खर्च करेंगे।

बेशक, प्राकृतिक गैस से प्राप्त हाइड्रोजन का उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन के उत्पादन की यह विधि सबसे सस्ती और सबसे लोकप्रिय बनी हुई है। वर्तमान में, दुनिया भर में उत्पादित हाइड्रोजन का लगभग 50% प्राकृतिक गैस से प्राप्त होता है। लेकिन हाइड्रोजन के भंडारण और परिवहन में समस्या है। हाइड्रोजन का घनत्व कम होता है ( एक लीटर हाइड्रोजन का वजन 0.0846 g . होता है), इसलिए, इसे लंबी दूरी तक ले जाने के लिए, इसे संपीड़ित किया जाना चाहिए। और यह अतिरिक्त ऊर्जा और मौद्रिक लागत है। इसके अलावा, सुरक्षा के बारे में मत भूलना।

हालाँकि, यहाँ एक समाधान भी है - तरल हाइड्रोकार्बन ईंधन का उपयोग हाइड्रोजन के स्रोत के रूप में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एथिल या मिथाइल अल्कोहल। सच है, यहां पहले से ही एक विशेष अतिरिक्त उपकरण की आवश्यकता है - एक ईंधन कनवर्टर, जो उच्च तापमान पर (मेथनॉल के लिए यह लगभग 240 डिग्री सेल्सियस होगा) अल्कोहल को गैसीय एच 2 और सीओ 2 के मिश्रण में परिवर्तित करता है। लेकिन इस मामले में, पोर्टेबिलिटी के बारे में सोचना पहले से ही अधिक कठिन है - ऐसे उपकरण स्थिर या कार जनरेटर के रूप में उपयोग करने के लिए अच्छे हैं, लेकिन कॉम्पैक्ट मोबाइल उपकरणों के लिए आपको कुछ कम बोझिल चाहिए।

उत्प्रेरक

एफसी में प्रतिक्रिया की प्रगति को बढ़ाने के लिए, एनोड की सतह आमतौर पर उत्प्रेरक होती है। कुछ समय पहले तक, प्लैटिनम का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता था। इसलिए, ईंधन सेल की लागत अधिक थी। दूसरा, प्लेटिनम एक अपेक्षाकृत दुर्लभ धातु है। विशेषज्ञों के अनुसार, ईंधन कोशिकाओं के औद्योगिक उत्पादन में, प्लैटिनम के खोजे गए भंडार 15-20 वर्षों में समाप्त हो जाएंगे। लेकिन दुनिया भर के वैज्ञानिक प्लेटिनम को अन्य सामग्रियों से बदलने की कोशिश कर रहे हैं। वैसे, उनमें से कुछ ने अच्छे परिणाम प्राप्त किए हैं। इसलिए चीनी वैज्ञानिकों ने प्लैटिनम को कैल्शियम ऑक्साइड से बदल दिया (स्रोत: www.cheburek.net)।

ईंधन सेल का उपयोग

पहली बार, 1959 में मोटर वाहनों में एक ईंधन सेल का परीक्षण किया गया था। एलिस-चेम्बर्स ट्रैक्टर ने संचालन के लिए 1008 बैटरी का उपयोग किया था। ईंधन गैसों का मिश्रण था, मुख्यतः प्रोपेन और ऑक्सीजन।

स्रोत: http://www.planetseed.com/

60 के दशक के मध्य से, "अंतरिक्ष दौड़" की ऊंचाई पर, अंतरिक्ष यान के निर्माता ईंधन कोशिकाओं में रुचि रखते हैं। हजारों वैज्ञानिकों और इंजीनियरों के काम ने एक नए स्तर तक पहुंचना संभव बना दिया, और 1965 में। संयुक्त राज्य अमेरिका में जेमिनी -5 अंतरिक्ष यान पर ईंधन कोशिकाओं का परीक्षण किया गया था, और बाद में अपोलो अंतरिक्ष यान पर चंद्रमा की उड़ानों के लिए और शटल कार्यक्रम के तहत परीक्षण किया गया था। यूएसएसआर में, एनपीओ क्वांट में ईंधन सेल विकसित किए गए थे, अंतरिक्ष में उपयोग के लिए भी (स्रोत: http://www.powerinfo.ru/)।

चूंकि ईंधन सेल में हाइड्रोजन दहन का अंतिम उत्पाद पानी है, इसलिए पर्यावरण पर उनके प्रभाव के मामले में उन्हें सबसे स्वच्छ माना जाता है। इसलिए, पारिस्थितिकी में सामान्य रुचि की पृष्ठभूमि के खिलाफ ईंधन कोशिकाओं ने अपनी लोकप्रियता हासिल करना शुरू कर दिया।

होंडा, फोर्ड, निसान और मर्सिडीज-बेंज जैसे कार निर्माताओं ने पहले ही हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन बनाए हैं।

मर्सिडीज-बेंज - हाइड्रोजन द्वारा संचालित एनर-जी-फोर्स

हाइड्रोजन कारों का उपयोग करते समय हाइड्रोजन भंडारण की समस्या हल हो जाती है। हाइड्रोजन से फिलिंग स्टेशनों के निर्माण से कहीं भी भरना संभव हो जाएगा। इसके अलावा, गैस स्टेशन पर इलेक्ट्रिक कार को चार्ज करने की तुलना में हाइड्रोजन के साथ कार में ईंधन भरना तेज है। लेकिन ऐसी परियोजनाओं को लागू करते समय हमें इलेक्ट्रिक वाहनों जैसी समस्या का सामना करना पड़ा। लोग हाइड्रोजन से चलने वाली कार में "स्विच" करने के लिए तैयार हैं, अगर उनके लिए एक बुनियादी ढांचा है। और पर्याप्त संख्या में उपभोक्ता होने पर गैस स्टेशनों का निर्माण शुरू हो जाएगा। इसलिए, हम फिर से अंडे और चिकन की दुविधा में आ गए।

मोबाइल फोन और लैपटॉप में फ्यूल सेल का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वह समय पहले ही बीत चुका है जब फोन को हफ्ते में एक बार चार्ज किया जाता था। अब फोन लगभग हर दिन चार्ज हो रहा है, और लैपटॉप बिना नेटवर्क के 3-4 घंटे तक काम करता है। इसलिए, मोबाइल प्रौद्योगिकी के निर्माताओं ने चार्जिंग और काम करने के लिए फोन और लैपटॉप के साथ एक ईंधन सेल को संश्लेषित करने का फैसला किया। उदाहरण के लिए, 2003 में तोशिबा कंपनी। मेथनॉल ईंधन सेल के तैयार प्रोटोटाइप का प्रदर्शन किया। यह लगभग 100mW की शक्ति देता है। केंद्रित (99.5%) मेथनॉल के 2 क्यूब्स में एक भरना एमपी 3 प्लेयर के संचालन के 20 घंटे के लिए पर्याप्त है। फिर से, उसी "तोशिबा" ने 275x75x40 मिमी मापने वाली नोटबुक के लिए एक बैटरी का प्रदर्शन किया, जो कंप्यूटर को एक ईंधन भरने से 5 घंटे तक काम करने की अनुमति देता है।

लेकिन कुछ निर्माता आगे बढ़ गए हैं। कंपनी "पॉवरट्रैक" ने इसी नाम का एक चार्जर जारी किया है। पॉवरट्रैक दुनिया का पहला वाटर चार्जर है। यह इस्तेमाल में बहुत आसान है। यूएसबी केबल के माध्यम से तत्काल बिजली प्रदान करने के लिए पावरट्रैक में पानी जोड़ा जाना चाहिए। इस ईंधन सेल में सिलिकॉन पाउडर और सोडियम सिलिकाइड (NaSi) होता है, जब पानी में मिलाया जाता है, तो यह संयोजन हाइड्रोजन उत्पन्न करता है। हाइड्रोजन ईंधन सेल में ही हवा के साथ मिल जाता है, और यह बिना पंखे या पंप के, अपने झिल्ली-प्रोटॉन एक्सचेंज के माध्यम से हाइड्रोजन को बिजली में परिवर्तित करता है। आप ऐसा पोर्टेबल चार्जर 149 € में खरीद सकते हैं (

ईंधन सेल- यह क्या है? यह कब और कैसे प्रकट हुआ? इसकी आवश्यकता क्यों है और हमारे समय में इनकी इतनी बार चर्चा क्यों की जाती है? इसका दायरा, विशेषताएं और गुण क्या हैं? अजेय प्रगति के लिए इन सभी सवालों के जवाब चाहिए!

ईंधन सेल क्या है?

ईंधन सेलविद्युत धारा का एक रासायनिक स्रोत या एक विद्युत रासायनिक जनरेटर, रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण है। आधुनिक जीवन में, रासायनिक वर्तमान स्रोत हर जगह उपयोग किए जाते हैं और मोबाइल फोन, लैपटॉप, पीडीए, साथ ही कारों में रिचार्जेबल बैटरी, निर्बाध बिजली आपूर्ति आदि के लिए बैटरी हैं। इस क्षेत्र के विकास में अगला चरण ईंधन कोशिकाओं की सर्वव्यापकता होगी और यह पहले से ही एक अकाट्य तथ्य है।

ईंधन कोशिकाओं का इतिहास

ईंधन कोशिकाओं का इतिहास इस बारे में एक और कहानी है कि कैसे पदार्थ के गुण, एक बार पृथ्वी पर खोजे जाने के बाद, अंतरिक्ष में दूर तक व्यापक अनुप्रयोग पाए गए, और सहस्राब्दी के मोड़ पर स्वर्ग से पृथ्वी पर वापस आ गए।

यह सब 1839 . में शुरू हुआजब जर्मन रसायनज्ञ क्रिश्चियन शॉनबीन ने फिलॉसॉफिकल जर्नल में ईंधन सेल के सिद्धांतों को प्रकाशित किया। उसी वर्ष, एक अंग्रेज, ऑक्सफोर्ड के स्नातक, विलियम रॉबर्ट ग्रोव ने एक गैल्वेनिक सेल डिजाइन किया, जिसे बाद में ग्रोव की गैल्वेनिक सेल कहा जाता है, इसे पहले ईंधन सेल के रूप में भी मान्यता प्राप्त है। आविष्कार के लिए "ईंधन सेल" नाम ही इसकी वर्षगांठ के वर्ष में प्रस्तुत किया गया था - 1889 में। लुडविग मोंड और कार्ल लैंगर इस शब्द के लेखक हैं।

कुछ समय पहले, 1874 में, जूल्स वर्ने ने अपने उपन्यास "द मिस्टीरियस आइलैंड" में, वर्तमान ऊर्जा स्थिति की भविष्यवाणी करते हुए लिखा था कि "एक दिन पानी का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाएगा, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उपयोग किया जाएगा जो इसे बनाते हैं"।

इस बीच, नई बिजली आपूर्ति तकनीक में धीरे-धीरे सुधार हुआ, और XX सदी के 50 के दशक के बाद से, इस क्षेत्र में नवीनतम आविष्कारों की घोषणा के बिना एक साल भी नहीं बीता। 1958 में, पहला ईंधन सेल ट्रैक्टर संयुक्त राज्य अमेरिका में 1959 में दिखाई दिया। एक वेल्डिंग मशीन के लिए 5kW बिजली की आपूर्ति जारी की गई थी, आदि। 70 के दशक में, हाइड्रोजन तकनीक ने अंतरिक्ष में उड़ान भरी: हवाई जहाज और हाइड्रोजन रॉकेट इंजन दिखाई दिए। 60 के दशक में, RSC Energia ने सोवियत चंद्र कार्यक्रम के लिए ईंधन सेल विकसित किए। बुरान कार्यक्रम भी उनके बिना नहीं चला: 10 kW क्षारीय ईंधन कोशिकाओं का विकास किया गया। और सदी के अंत में, ईंधन कोशिकाओं ने समुद्र तल से शून्य ऊंचाई को पार किया - उनके आधार पर, बिजली की आपूर्तिजर्मन पनडुब्बी। पृथ्वी पर लौटकर, पहला लोकोमोटिव 2009 में संयुक्त राज्य अमेरिका में परिचालन में लाया गया था। स्वाभाविक रूप से, ईंधन कोशिकाओं पर।

ईंधन कोशिकाओं के सुंदर इतिहास के बारे में दिलचस्प बात यह है कि पहिया अभी भी प्रकृति में एक अद्वितीय आविष्कार है। तथ्य यह है कि उनकी संरचना और संचालन के सिद्धांत के संदर्भ में, ईंधन सेल एक जैविक सेल के समान हैं, जो वास्तव में, एक लघु हाइड्रोजन-ऑक्सीजन ईंधन सेल है। नतीजतन, मनुष्य ने एक बार फिर से आविष्कार किया है कि प्रकृति लाखों वर्षों से क्या उपयोग कर रही है।

ईंधन सेल कैसे काम करते हैं

ईंधन कोशिकाओं के संचालन का सिद्धांत रसायन विज्ञान में स्कूली पाठ्यक्रम से भी स्पष्ट है, और यह वह था जिसे 1839 में विलियम ग्रोव के प्रयोगों में निर्धारित किया गया था। बात यह है कि जल इलेक्ट्रोलिसिस (जल पृथक्करण) की प्रक्रिया प्रतिवर्ती है।जिस तरह यह सच है कि जब पानी के माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, तो बाद वाला हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित हो जाता है, इसलिए विपरीत भी सच है: पानी और बिजली का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को जोड़ा जा सकता है। ग्रोव के प्रयोग में, दो इलेक्ट्रोड को एक कक्ष में रखा गया था जिसमें शुद्ध हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के सीमित हिस्से को दबाव में आपूर्ति की जाती थी। गैस की छोटी मात्रा के साथ-साथ कार्बन इलेक्ट्रोड के रासायनिक गुणों के कारण, गर्मी, पानी की रिहाई के साथ कक्ष में धीमी प्रतिक्रिया हुई और, सबसे महत्वपूर्ण बात, इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर के गठन के साथ। .

सबसे सरल ईंधन सेल में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में उपयोग की जाने वाली एक विशेष झिल्ली होती है, जिसके दोनों किनारों पर पाउडर इलेक्ट्रोड लगाए जाते हैं। हाइड्रोजन एक तरफ (एनोड) और ऑक्सीजन (वायु) दूसरी तरफ (कैथोड) जाती है। प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। एनोड पर, हाइड्रोजन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के मिश्रण में क्षय हो जाता है। कुछ ईंधन कोशिकाओं में, इलेक्ट्रोड एक उत्प्रेरक से घिरे होते हैं, जो आमतौर पर प्लैटिनम या अन्य महान धातुओं से बने होते हैं जो पृथक्करण प्रतिक्रिया की सुविधा प्रदान करते हैं:

2H 2 → 4H + + 4e -

जहां एच 2 एक द्विपरमाणुक हाइड्रोजन अणु है (जिस रूप में हाइड्रोजन गैस के रूप में मौजूद है); एच + - आयनित हाइड्रोजन (प्रोटॉन); ई - - इलेक्ट्रॉन।

ईंधन सेल के कैथोड पक्ष पर, प्रोटॉन (इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से पारित) और इलेक्ट्रॉन (जो बाहरी भार से गुजरते हैं) फिर से मिलते हैं और पानी बनाने के लिए कैथोड को आपूर्ति की गई ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं:

4H + + 4e - + O 2 → 2H 2 O

कुल प्रतिक्रियाएक ईंधन सेल में इसे इस प्रकार लिखा जाता है:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O

एक ईंधन सेल का संचालन इस तथ्य पर आधारित है कि इलेक्ट्रोलाइट स्वयं के माध्यम से (कैथोड की ओर) प्रोटॉन से गुजरता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन नहीं करते हैं। इलेक्ट्रॉन एक बाहरी संवाहक सर्किट के साथ कैथोड में चले जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों की यह गति एक विद्युत प्रवाह है जिसका उपयोग ईंधन सेल से जुड़े बाहरी उपकरण को चलाने के लिए किया जा सकता है (लोड, उदाहरण के लिए, एक प्रकाश बल्ब):

ईंधन सेल अपने काम में हाइड्रोजन ईंधन और ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं। ऑक्सीजन के साथ सबसे आसान तरीका है - यह हवा से लिया जाता है। हाइड्रोजन को सीधे एक कंटेनर से या बाहरी ईंधन स्रोत (प्राकृतिक गैस, गैसोलीन या मिथाइल अल्कोहल - मेथनॉल) से अलग करके आपूर्ति की जा सकती है। बाहरी स्रोत के मामले में, इसे हाइड्रोजन निकालने के लिए रासायनिक रूप से परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, पोर्टेबल उपकरणों के लिए विकसित अधिकांश ईंधन सेल प्रौद्योगिकियां मेथनॉल का उपयोग करती हैं।

ईंधन सेल विशेषताएं

ईंधन सेल मौजूदा बैटरियों के समान हैं, इस अर्थ में कि दोनों ही मामलों में, विद्युत ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा से प्राप्त की जाती है। लेकिन मूलभूत अंतर भी हैं:

वे केवल तब तक काम करते हैं जब तक ईंधन और ऑक्सीडाइज़र बाहरी स्रोत से आते हैं (अर्थात वे विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत नहीं कर सकते हैं),
इलेक्ट्रोलाइट की रासायनिक संरचना ऑपरेशन के दौरान नहीं बदलती है (ईंधन सेल को रिचार्ज करने की आवश्यकता नहीं है),
वे बिजली से पूरी तरह से स्वतंत्र हैं (जबकि पारंपरिक बैटरी मुख्य से ऊर्जा संग्रहित करती है)।

प्रत्येक ईंधन सेल बनाता है 1V . में वोल्टेज... इन्हें श्रेणीक्रम में जोड़ने पर अधिक वोल्टता प्राप्त होती है। श्रृंखला से जुड़े ईंधन कोशिकाओं के कैस्केड के समानांतर कनेक्शन के माध्यम से शक्ति (वर्तमान) में वृद्धि का एहसास होता है।

ईंधन कोशिकाएं दक्षता पर कोई कठोर सीमा नहींजैसा कि ऊष्मा इंजनों में होता है (कार्नोट चक्र की दक्षता समान न्यूनतम और अधिकतम तापमान वाले सभी ताप इंजनों के बीच अधिकतम संभव दक्षता है)।

उच्च दक्षताईंधन ऊर्जा को बिजली में सीधे रूपांतरण के माध्यम से हासिल किया गया। यदि डीजल जनरेटर सेट में पहले ईंधन जलाया जाता है, तो परिणामस्वरूप भाप या गैस एक टरबाइन या आंतरिक दहन इंजन के शाफ्ट को चलाती है, जो बदले में एक विद्युत जनरेटर को चलाती है। परिणाम अधिकतम 42% की दक्षता है, अधिक बार यह लगभग 35-38% है। इसके अलावा, लिंक की भीड़ के कारण, साथ ही गर्मी इंजनों की अधिकतम दक्षता पर थर्मोडायनामिक सीमाओं के कारण, मौजूदा दक्षता को अधिक बढ़ाने की संभावना नहीं है। मौजूदा ईंधन सेल दक्षता 60-80% है,

दक्षता लगभग लोड फैक्टर पर निर्भर नहीं करता है,

क्षमता कई गुना अधिक हैमौजूदा बैटरियों की तुलना में,

पूर्ण कोई पर्यावरणीय रूप से हानिकारक उत्सर्जन नहीं... केवल स्वच्छ जल वाष्प और तापीय ऊर्जा जारी की जाती है (डीजल जनरेटर के विपरीत, जिसमें प्रदूषणकारी निकास उत्सर्जन होता है और उन्हें हटाने की आवश्यकता होती है)।

ईंधन सेल प्रकार

ईंधन कोशिकाएं वर्गीकृतनिम्नलिखित आधारों पर:

ईंधन के इस्तेमाल से,

काम के दबाव और तापमान से,

आवेदन की प्रकृति से।

सामान्य तौर पर, निम्नलिखित प्रतिष्ठित हैं: ईंधन सेल प्रकार:

सॉलिड ऑक्साइड फ्यूल सेल (SOFC)

प्रोटॉन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्यूल सेल (PEMFC);

प्रतिवर्ती ईंधन सेल (आरएफसी)

डायरेक्ट-मेथनॉल फ्यूल सेल (DMFC);

पिघला हुआ कार्बोनेट ईंधन सेल (एमसीएफसी);

फॉस्फोरिक एसिड ईंधन सेल (पीएएफसी);

क्षारीय ईंधन सेल (एएफसी)।

सामान्य तापमान और हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उपयोग करने वाले दबावों पर काम करने वाली ईंधन कोशिकाओं में से एक आयन-विनिमय झिल्ली कोशिकाएं हैं। परिणामी पानी ठोस इलेक्ट्रोलाइट को भंग नहीं करता है, नीचे बहता है और आसानी से छुट्टी दे दी जाती है।

ईंधन सेल की समस्या

ईंधन कोशिकाओं के साथ मुख्य समस्या "पैक" हाइड्रोजन की आवश्यकता से जुड़ी है, जिसे स्वतंत्र रूप से खरीदा जा सकता है। जाहिर है, समस्या को समय के साथ हल किया जाना चाहिए, लेकिन अभी तक स्थिति एक हल्की मुस्कान का कारण बनती है: जो पहले आता है - मुर्गी या अंडा? हाइड्रोजन प्लांट बनाने के लिए ईंधन सेल अभी तक पर्याप्त उन्नत नहीं हुए हैं, लेकिन इन पौधों के बिना उनकी प्रगति अकल्पनीय है। यहां हम हाइड्रोजन स्रोत की समस्या पर ध्यान देते हैं। फिलहाल, हाइड्रोजन प्राकृतिक गैस से प्राप्त होता है, लेकिन ऊर्जा वाहकों की लागत में वृद्धि से हाइड्रोजन की कीमत में भी वृद्धि होगी। इस मामले में, प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन में सीओ और एच 2 एस (हाइड्रोजन सल्फाइड) की उपस्थिति अपरिहार्य है, जो उत्प्रेरक को जहर देती है।

सामान्य प्लैटिनम उत्प्रेरक एक बहुत महंगी और स्वाभाविक रूप से अपूरणीय धातु - प्लैटिनम का उपयोग करते हैं। हालांकि, एंजाइमों पर आधारित उत्प्रेरकों का उपयोग करके इस समस्या को हल करने की योजना है, जो सस्ते और आसानी से उत्पादित पदार्थ हैं।

गर्मी उत्पन्न होना भी एक समस्या है। दक्षता में तेजी से वृद्धि होगी यदि उत्पन्न गर्मी को एक उपयोगी चैनल में निर्देशित किया जाता है - गर्मी आपूर्ति प्रणाली के लिए गर्मी ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए, इसे अवशोषण में अपशिष्ट गर्मी के रूप में उपयोग करें प्रशीतन मशीनेंआदि।

मेथनॉल ईंधन सेल (डीएमएफसी): वास्तविक अनुप्रयोग

प्रत्यक्ष मेथनॉल ईंधन सेल (डीएमएफसी) आज सबसे अधिक व्यावहारिक रुचि के हैं। DMFC फ्यूल सेल द्वारा संचालित पोर्टेज M100 लैपटॉप इस तरह दिखता है:

डीएमएफसी तत्व के एक विशिष्ट सर्किट में एनोड, कैथोड और झिल्ली के अलावा, कई अतिरिक्त घटक होते हैं: एक ईंधन कारतूस, एक मेथनॉल सेंसर, एक ईंधन परिसंचरण पंप, एक वायु पंप, एक हीट एक्सचेंजर, आदि।

ऑपरेटिंग समय, उदाहरण के लिए, बैटरी की तुलना में एक लैपटॉप का 4 गुना (20 घंटे तक), एक मोबाइल फोन - सक्रिय मोड में 100 घंटे तक और स्टैंडबाय मोड में छह महीने तक बढ़ाने की योजना है। तरल मेथनॉल के एक हिस्से को जोड़कर रिचार्जिंग की जाएगी।

मुख्य कार्य मेथनॉल समाधान के उच्चतम सांद्रता के उपयोग के लिए विकल्पों की खोज करना है। समस्या यह है कि मेथनॉल काफी मजबूत जहर है, कई दसियों ग्राम की खुराक में घातक है। लेकिन मेथनॉल की सांद्रता सीधे काम की अवधि को प्रभावित करती है। यदि पहले 3-10% मेथनॉल समाधान का उपयोग किया गया था, तो 50% समाधान का उपयोग करने वाले मोबाइल फोन और पीडीए पहले ही दिखाई दे चुके हैं, और 2008 में, प्रयोगशाला स्थितियों में, एमटीआई माइक्रोफ्यूल सेल और, थोड़ी देर बाद, तोशिबा विशेषज्ञों ने ईंधन सेल को चालू किया शुद्ध मेथनॉल।

ईंधन सेल भविष्य हैं!

अंत में, ईंधन कोशिकाओं के महान भविष्य का प्रमाण इस तथ्य से स्पष्ट होता है कि अंतर्राष्ट्रीय संगठन IEC (इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन), जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए औद्योगिक मानकों को परिभाषित करता है, ने पहले ही एक अंतरराष्ट्रीय मानक विकसित करने के लिए एक कार्य समूह के निर्माण की घोषणा की है। लघु ईंधन सेल।

ईंधन कोशिकाओं / कोशिकाओं के लाभ

एक ईंधन सेल / सेल एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से हाइड्रोजन युक्त ईंधन से दक्षतापूर्वक प्रत्यक्ष धारा और गर्मी उत्पन्न करता है।

एक ईंधन सेल एक बैटरी के समान होता है जिसमें यह एक रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करता है। ईंधन सेल में एनोड, कैथोड और इलेक्ट्रोलाइट शामिल हैं। हालांकि, बैटरी के विपरीत, ईंधन सेल / सेल विद्युत ऊर्जा को स्टोर नहीं कर सकते हैं, डिस्चार्ज नहीं करते हैं, और रिचार्ज करने के लिए बिजली की आवश्यकता नहीं होती है। ईंधन सेल/सेल लगातार बिजली पैदा कर सकते हैं जब तक उनके पास ईंधन और हवा की आपूर्ति है।

बिजली के अन्य जनरेटरों के विपरीत, जैसे दहन इंजन या टर्बाइन जो गैस, कोयला, ईंधन तेल आदि पर चलते हैं, ईंधन सेल / सेल ईंधन नहीं जलाते हैं। इसका मतलब है कोई शोर उच्च दबाव रोटर्स, कोई जोरदार निकास शोर नहीं, कोई कंपन नहीं। फ्यूल सेल/सेल एक मूक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से बिजली उत्पन्न करते हैं। ईंधन कोशिकाओं/कोशिकाओं की एक अन्य विशेषता यह है कि वे ईंधन की रासायनिक ऊर्जा को सीधे बिजली, गर्मी और पानी में परिवर्तित करते हैं।

ईंधन सेल अत्यधिक कुशल होते हैं और बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और नाइट्रिक ऑक्साइड जैसी ग्रीनहाउस गैसों का उत्पादन नहीं करते हैं। संचालन के दौरान उत्सर्जन का एकमात्र उत्पाद भाप के रूप में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की एक छोटी मात्रा है, जो शुद्ध हाइड्रोजन को ईंधन के रूप में उपयोग करने पर बिल्कुल भी उत्सर्जित नहीं होता है। फ्यूल सेल/सेल्स को असेंबलियों में और फिर अलग-अलग कार्यात्मक मॉड्यूल में इकट्ठा किया जाता है।

ईंधन सेल / सेल विकास इतिहास

1950 और 1960 के दशक में, ईंधन कोशिकाओं के लिए सबसे चुनौतीपूर्ण कार्यों में से एक का जन्म नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NASA) से हुआ था, जो दीर्घकालिक अंतरिक्ष मिशनों के लिए ऊर्जा स्रोतों की आवश्यकता थी। नासा का क्षारीय ईंधन सेल / सेल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उपयोग ईंधन के रूप में करता है, दोनों को एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में मिलाता है। उत्पादन अंतरिक्ष उड़ान में प्रतिक्रिया के तीन उपयोगी उप-उत्पाद हैं - अंतरिक्ष यान को बिजली देने के लिए बिजली, पीने और शीतलन प्रणाली के लिए पानी, और अंतरिक्ष यात्रियों को गर्म रखने के लिए गर्मी।

ईंधन कोशिकाओं की खोज 19वीं शताब्दी की शुरुआत में हुई थी। ईंधन कोशिकाओं के प्रभाव का पहला प्रमाण 1838 में प्राप्त हुआ था।

1930 के दशक के अंत में, एक क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट के साथ ईंधन कोशिकाओं पर काम शुरू हुआ और 1939 तक उच्च दबाव वाले निकल-प्लेटेड इलेक्ट्रोड का उपयोग करके एक सेल का निर्माण किया गया। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, ब्रिटिश नौसेना की पनडुब्बियों के लिए ईंधन सेल / सेल विकसित किए गए थे और 1958 में एक ईंधन असेंबली की शुरुआत की गई थी, जिसमें केवल 25 सेमी से अधिक के व्यास के साथ क्षारीय ईंधन सेल / सेल शामिल थे।

1950 और 1960 के दशक में और 1980 के दशक में भी, जब औद्योगिक दुनिया ने ईंधन तेल की कमी का अनुभव किया, ब्याज में वृद्धि हुई। इसी अवधि के दौरान, विश्व के देश भी वायु प्रदूषण की समस्या से चिंतित हो गए और बिजली के पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन के तरीकों पर विचार किया। वर्तमान में, ईंधन कोशिकाओं / कोशिकाओं के उत्पादन की तकनीक तेजी से विकास के एक चरण का अनुभव कर रही है।

फ्यूल सेल/सेल कैसे काम करते हैं

ईंधन सेल / सेल इलेक्ट्रोलाइट, कैथोड और एनोड का उपयोग करके होने वाली विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया से बिजली और गर्मी उत्पन्न करते हैं।

एनोड उत्प्रेरक पर, आणविक हाइड्रोजन अलग हो जाता है और इलेक्ट्रॉनों को खो देता है। हाइड्रोजन आयनों (प्रोटॉन) को इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से कैथोड तक ले जाया जाता है, जबकि इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से पारित किया जाता है और एक बाहरी विद्युत सर्किट के माध्यम से पारित किया जाता है, जिससे एक प्रत्यक्ष वर्तमान का निर्माण होता है जिसका उपयोग बिजली उपकरणों के लिए किया जा सकता है। कैथोड उत्प्रेरक पर, एक ऑक्सीजन अणु एक इलेक्ट्रॉन (जो बाहरी संचार से आपूर्ति की जाती है) और एक आने वाले प्रोटॉन के साथ जुड़ता है, और पानी बनाता है, जो एकमात्र प्रतिक्रिया उत्पाद है (वाष्प और / या तरल के रूप में)।

निम्नलिखित संबंधित प्रतिक्रिया है:

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H 2 => 4H + + 4e -
कैथोड पर प्रतिक्रिया: O 2 + 4H + + 4e - => 2H 2 O
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

ईंधन कोशिकाओं / कोशिकाओं के प्रकार और विविधता

विभिन्न प्रकार के आंतरिक दहन इंजनों के अस्तित्व के समान, विभिन्न प्रकार के ईंधन सेल होते हैं - उपयुक्त प्रकार के ईंधन सेल का चुनाव आवेदन पर निर्भर करता है।

ईंधन कोशिकाओं को उच्च तापमान और निम्न तापमान में विभाजित किया जाता है। कम तापमान वाली ईंधन कोशिकाओं को ईंधन के रूप में अपेक्षाकृत शुद्ध हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है। इसका अक्सर मतलब है कि प्राथमिक ईंधन (जैसे प्राकृतिक गैस) को शुद्ध हाइड्रोजन में बदलने के लिए ईंधन प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में अतिरिक्त ऊर्जा की खपत होती है और इसके लिए विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। उच्च तापमान ईंधन कोशिकाओं को इस अतिरिक्त प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं है क्योंकि वे ऊंचे तापमान पर ईंधन को "आंतरिक रूप से परिवर्तित" कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि हाइड्रोजन बुनियादी ढांचे में निवेश करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

पिघला हुआ कार्बोनेट (आरकेटीई) पर ईंधन सेल / सेल

आरकेटीई का संचालन अन्य ईंधन कोशिकाओं से अलग है। ये कोशिकाएं पिघले हुए कार्बोनेट लवण के मिश्रण से इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करती हैं। वर्तमान में दो प्रकार के मिश्रण उपयोग में हैं: लिथियम कार्बोनेट और पोटेशियम कार्बोनेट या लिथियम कार्बोनेट और सोडियम कार्बोनेट। कार्बोनेट लवण को पिघलाने और इलेक्ट्रोलाइट में उच्च स्तर की आयन गतिशीलता प्राप्त करने के लिए, पिघले हुए कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट वाले ईंधन सेल उच्च तापमान (650 डिग्री सेल्सियस) पर काम करते हैं। दक्षता 60-80% के बीच भिन्न होती है।

जब 650 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है, तो लवण कार्बोनेट आयनों (सीओ 3 2-) के लिए एक कंडक्टर बन जाते हैं। ये आयन कैथोड से एनोड तक जाते हैं, जहां वे हाइड्रोजन के साथ मिलकर पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और मुक्त इलेक्ट्रॉन बनाते हैं। इन इलेक्ट्रॉनों को एक बाहरी विद्युत सर्किट के माध्यम से कैथोड में वापस भेज दिया जाता है, जिससे विद्युत प्रवाह और गर्मी उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न होती है।

एनोड पर प्रतिक्रिया: सीओ 3 2- + एच 2 => एच 2 ओ + सीओ 2 + 2e -
कैथोड पर प्रतिक्रिया: CO 2 + 1 / 2O 2 + 2e - => CO 3 2-
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) + सीओ 2 (कैथोड) => एच 2 ओ (जी) + सीओ 2 (एनोड)

पिघला हुआ कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट ईंधन कोशिकाओं के उच्च परिचालन तापमान के कुछ फायदे हैं। उच्च तापमान पर, प्राकृतिक गैस में आंतरिक रूप से सुधार किया जाता है, जिससे ईंधन प्रोसेसर की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। इसके अलावा, लाभों में निर्माण की मानक सामग्री जैसे स्टेनलेस स्टील शीट और इलेक्ट्रोड पर निकल उत्प्रेरक का उपयोग करने की क्षमता शामिल है। अपशिष्ट ताप का उपयोग विभिन्न प्रकार के औद्योगिक और व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए उच्च दबाव वाली भाप उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

इलेक्ट्रोलाइट में उच्च प्रतिक्रिया तापमान के भी फायदे हैं। इष्टतम परिचालन स्थितियों को प्राप्त करने के लिए उच्च तापमान के उपयोग में लंबा समय लगता है, और सिस्टम ऊर्जा खपत में परिवर्तन के लिए अधिक धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है। ये विशेषताएं निरंतर बिजली की स्थिति के तहत पिघला हुआ कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट के साथ ईंधन सेल प्रतिष्ठानों के उपयोग की अनुमति देती हैं। उच्च तापमान ईंधन सेल को कार्बन मोनोऑक्साइड क्षति को रोकता है।

पिघला हुआ कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट ईंधन सेल बड़े स्थिर प्रतिष्ठानों में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं। 3.0 मेगावाट की उत्पादन विद्युत शक्ति वाले ताप विद्युत संयंत्रों का औद्योगिक रूप से उत्पादन किया जाता है। 110 मेगावाट तक की उत्पादन शक्ति वाले प्रतिष्ठान विकसित किए जा रहे हैं।

फॉस्फोरिक एसिड ईंधन सेल / सेल (FCTE)

फॉस्फोरिक (ऑर्थोफॉस्फोरिक) एसिड ईंधन सेल व्यावसायिक उपयोग के लिए पहली ईंधन सेल थे।

फॉस्फोरिक (ऑर्थोफॉस्फोरिक) एसिड पर आधारित ईंधन सेल फॉस्फोरिक एसिड (एच 3 पीओ 4) पर आधारित इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग 100% तक की एकाग्रता के साथ करते हैं। फॉस्फोरिक एसिड की आयनिक चालकता कम तापमान पर कम होती है, यही वजह है कि इन ईंधन कोशिकाओं का उपयोग 150-220 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर किया जाता है।

इस प्रकार के ईंधन सेल में आवेश वाहक हाइड्रोजन (H+, प्रोटॉन) होता है। एक प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली के साथ ईंधन कोशिकाओं में एक समान प्रक्रिया होती है, जिसमें एनोड को आपूर्ति की गई हाइड्रोजन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित होती है। प्रोटॉन इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से यात्रा करते हैं और कैथोड पर हवा से ऑक्सीजन के साथ मिलकर पानी बनाते हैं। विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को बाहरी विद्युत परिपथ के माध्यम से प्रसारित किया जाता है। नीचे वे अभिक्रियाएँ हैं जो विद्युत धारा और ऊष्मा उत्पन्न करती हैं।

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H 2 => 4H + + 4e -
कैथोड पर प्रतिक्रिया: O 2 (g) + 4H + + 4e - => 2 H 2 O
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करते समय फॉस्फोरिक (ऑर्थोफॉस्फोरिक) एसिड पर आधारित ईंधन कोशिकाओं की दक्षता 40% से अधिक होती है। संयुक्त गर्मी और बिजली उत्पादन के साथ, कुल दक्षता लगभग 85% है। इसके अलावा, ऑपरेटिंग तापमान को देखते हुए, अपशिष्ट गर्मी का उपयोग पानी को गर्म करने और वायुमंडलीय दबाव में भाप उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

गर्मी और बिजली के संयुक्त उत्पादन में फॉस्फोरिक (ऑर्थोफॉस्फोरिक) एसिड पर आधारित ईंधन कोशिकाओं पर थर्मल पावर प्लांट का उच्च प्रदर्शन इस प्रकार के ईंधन कोशिकाओं के फायदों में से एक है। संयंत्र लगभग 1.5% की सांद्रता के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग करते हैं, जो ईंधन की पसंद का काफी विस्तार करता है। इसके अलावा, सीओ 2 इलेक्ट्रोलाइट और ईंधन सेल के संचालन को प्रभावित नहीं करता है, इस प्रकार की सेल सुधारित प्राकृतिक ईंधन के साथ काम करती है। सरल डिजाइन, कम इलेक्ट्रोलाइट अस्थिरता और बढ़ी हुई स्थिरता भी इस प्रकार के ईंधन सेल के फायदे हैं।

500 kW तक की आउटपुट इलेक्ट्रिक पावर वाले थर्मल पावर प्लांट औद्योगिक रूप से उत्पादित होते हैं। तदनुसार 11 मेगावाट इकाइयों का परीक्षण किया गया है। 100 मेगावाट तक की उत्पादन शक्ति वाले प्रतिष्ठान विकसित किए जा रहे हैं।

सॉलिड ऑक्साइड फ्यूल सेल/सेल्स (SOFC)

सॉलिड ऑक्साइड ईंधन सेल उच्चतम ऑपरेटिंग तापमान वाले ईंधन सेल हैं। ऑपरेटिंग तापमान 600 डिग्री सेल्सियस से 1000 डिग्री सेल्सियस तक भिन्न हो सकता है, जो विशेष पूर्व-उपचार के बिना विभिन्न प्रकार के ईंधन का उपयोग करने की अनुमति देता है। इन उच्च तापमानों को संभालने के लिए, उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रोलाइट एक पतला, सिरेमिक-आधारित, ठोस धातु ऑक्साइड होता है, जो अक्सर येट्रियम और ज़िरकोनियम का मिश्र धातु होता है, जो ऑक्सीजन (O 2-) आयनों का संवाहक होता है।

ठोस इलेक्ट्रोलाइट एक इलेक्ट्रोड से दूसरे इलेक्ट्रोड में गैस का एक भली भांति बंद करके सील संक्रमण प्रदान करता है, जबकि तरल इलेक्ट्रोलाइट्स एक झरझरा सब्सट्रेट में स्थित होते हैं। इस प्रकार के ईंधन सेल में आवेश वाहक एक ऑक्सीजन आयन (O 2-) होता है। कैथोड पर, हवा से ऑक्सीजन के अणु एक ऑक्सीजन आयन और चार इलेक्ट्रॉनों में अलग हो जाते हैं। ऑक्सीजन आयन इलेक्ट्रोलाइट से गुजरते हैं और हाइड्रोजन के साथ मिलकर चार मुक्त इलेक्ट्रॉन बनाते हैं। इलेक्ट्रॉनों को एक बाहरी विद्युत परिपथ के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है, जिससे विद्युत प्रवाह और अपशिष्ट ऊष्मा उत्पन्न होती है।

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H 2 + 2O 2- => 2H 2 O + 4e -
कैथोड पर प्रतिक्रिया: O 2 + 4e - => 2O 2-
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

उत्पन्न विद्युत ऊर्जा की दक्षता सभी ईंधन कोशिकाओं में सबसे अधिक है - लगभग 60-70%। उच्च परिचालन तापमान संयुक्त गर्मी और बिजली उत्पादन को उच्च दबाव भाप उत्पन्न करने की अनुमति देता है। उच्च तापमान वाले ईंधन सेल को टरबाइन के साथ मिलाने से एक हाइब्रिड ईंधन सेल बनाना संभव हो जाता है जिससे विद्युत ऊर्जा उत्पादन की दक्षता को 75% तक बढ़ाया जा सके।

ठोस ऑक्साइड ईंधन सेल बहुत उच्च तापमान (600 डिग्री सेल्सियस - 1000 डिग्री सेल्सियस) पर काम करते हैं, जो इष्टतम परिचालन स्थितियों को प्राप्त करने में लंबा समय लेता है, और सिस्टम ऊर्जा खपत में परिवर्तन के लिए अधिक धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है। ऐसे उच्च परिचालन तापमान पर, ईंधन से हाइड्रोजन को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक कनवर्टर की आवश्यकता नहीं होती है, जो थर्मल पावर प्लांट को कोयले या अपशिष्ट गैसों और इसी तरह के गैसीकरण के परिणामस्वरूप अपेक्षाकृत अशुद्ध ईंधन के साथ संचालित करने की अनुमति देता है। साथ ही, यह ईंधन सेल औद्योगिक और बड़े केंद्रीय बिजली संयंत्रों सहित उच्च शक्ति संचालन के लिए उत्कृष्ट है। 100 kW की आउटपुट विद्युत शक्ति वाले मॉड्यूल व्यावसायिक रूप से उत्पादित किए जाते हैं।

मेथनॉल (POMTE) के प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण के साथ ईंधन सेल / सेल

प्रत्यक्ष मेथनॉल ऑक्सीकरण के साथ ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करने की तकनीक सक्रिय विकास के दौर से गुजर रही है। इसने मोबाइल फोन, लैपटॉप के साथ-साथ पोर्टेबल बिजली स्रोत बनाने के क्षेत्र में खुद को सफलतापूर्वक स्थापित किया है। इन तत्वों के भविष्य के उपयोग का उद्देश्य क्या है।

प्रत्यक्ष मेथनॉल ऑक्सीकरण के साथ ईंधन कोशिकाओं का डिजाइन एक प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली (एमओपीटीई) के साथ ईंधन कोशिकाओं के समान है, अर्थात। एक बहुलक का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जाता है, और एक हाइड्रोजन आयन (प्रोटॉन) का उपयोग चार्ज वाहक के रूप में किया जाता है। हालांकि, तरल मेथनॉल (सीएच 3 ओएच) सीओ 2, हाइड्रोजन आयनों और इलेक्ट्रॉनों की रिहाई के साथ एनोड पर पानी की उपस्थिति में ऑक्सीकृत होता है, जो बाहरी विद्युत सर्किट के माध्यम से प्रसारित होते हैं, जिससे विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोलाइट से होकर गुजरते हैं और हवा से ऑक्सीजन और बाहरी सर्किट से इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रतिक्रिया करके एनोड पर पानी बनाते हैं।

एनोड पर प्रतिक्रिया: सीएच 3 ओएच + एच 2 ओ => सीओ 2 + 6 एच + + 6e -
कैथोड पर प्रतिक्रिया: 3 / 2O 2 + 6 H + + 6e - => 3H 2 O
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: सीएच 3 ओएच + 3/2 ओ 2 => सीओ 2 + 2 एच 2 ओ

इस प्रकार के ईंधन सेल का लाभ तरल ईंधन के उपयोग और कनवर्टर की आवश्यकता के अभाव के कारण इसका छोटा आकार है।

क्षारीय ईंधन सेल / सेल (SHFC)

क्षारीय ईंधन सेल बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे कुशल तत्वों में से एक हैं, जिसमें बिजली उत्पादन क्षमता 70% तक पहुंच जाती है।

क्षारीय ईंधन कोशिकाएं एक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करती हैं, जो कि एक झरझरा स्थिर मैट्रिक्स में निहित पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड का एक जलीय घोल है। पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड की सांद्रता ईंधन सेल के ऑपरेटिंग तापमान के आधार पर भिन्न हो सकती है, जो 65 ° C से 220 ° C तक होती है। SHFC में आवेश वाहक एक हाइड्रॉक्सिल आयन (OH -) है, जो कैथोड से एनोड तक जाता है, जहाँ यह हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, पानी और इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करता है। एनोड पर उत्पन्न पानी कैथोड में वापस चला जाता है, फिर से वहां हाइड्रॉक्सिल आयन उत्पन्न करता है। ईंधन सेल में प्रतिक्रियाओं की यह श्रृंखला बिजली पैदा करती है और, उप-उत्पाद के रूप में, गर्मी:

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H 2 + 4OH - => 4H 2 O + 4e -
कैथोड पर प्रतिक्रिया: O 2 + 2H 2 O + 4e - => 4 OH -
सिस्टम की सामान्य प्रतिक्रिया: 2H 2 + O 2 => 2H 2 O

SHFCs का लाभ यह है कि ये ईंधन सेल उत्पादन में सबसे सस्ते हैं, क्योंकि इलेक्ट्रोड पर जिस उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है, वह कोई भी पदार्थ हो सकता है जो अन्य ईंधन कोशिकाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाने वाले पदार्थों की तुलना में सस्ता होता है। एससीएफसी अपेक्षाकृत कम तापमान पर काम करते हैं और सबसे कुशल ईंधन कोशिकाओं में से एक हैं - इस तरह की विशेषताएं तदनुसार बिजली उत्पादन और उच्च ईंधन दक्षता के त्वरण में योगदान कर सकती हैं।

SHFC की विशिष्ट विशेषताओं में से एक CO 2 के प्रति इसकी उच्च संवेदनशीलता है, जिसे ईंधन या वायु में समाहित किया जा सकता है। सीओ 2 इलेक्ट्रोलाइट के साथ प्रतिक्रिया करता है, इसे जल्दी से जहर देता है, और ईंधन सेल की दक्षता को बहुत कम कर देता है। इसलिए, SHTE का उपयोग अंतरिक्ष और पानी के नीचे के वाहनों जैसे बंद स्थानों तक सीमित है, उन्हें शुद्ध हाइड्रोजन और ऑक्सीजन पर काम करना चाहिए। इसके अलावा, सीओ, एच 2 ओ और सीएच 4 जैसे अणु, जो अन्य ईंधन कोशिकाओं के लिए सुरक्षित हैं, और उनमें से कुछ के लिए ईंधन भी एसएचएफसी के लिए हानिकारक हैं।

पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट ईंधन सेल / सेल (पीईटीई)

बहुलक इलेक्ट्रोलाइट ईंधन कोशिकाओं के मामले में, बहुलक झिल्ली में जल क्षेत्रों के साथ बहुलक फाइबर होते हैं जिसमें जल आयनों की चालकता (एच 2 ओ + (प्रोटॉन, लाल) पानी के अणु से जुड़ी होती है) मौजूद होती है। पानी के अणु अपने धीमे आयन विनिमय के कारण एक समस्या उत्पन्न करते हैं। इसलिए, ईंधन और आउटलेट इलेक्ट्रोड दोनों में पानी की उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है, जो ऑपरेटिंग तापमान को 100 डिग्री सेल्सियस तक सीमित करता है।

सॉलिड एसिड फ्यूल सेल / सेल (TFCF)

सॉलिड एसिड फ्यूल सेल्स में इलेक्ट्रोलाइट (CsHSO4) में पानी नहीं होता है। इसलिए ऑपरेटिंग तापमान 100-300 डिग्री सेल्सियस है। ऑक्सी आयनों का घूर्णन SO 4 2- प्रोटॉन (लाल) को चित्र में दिखाए अनुसार स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। आमतौर पर, एक ठोस एसिड ईंधन सेल एक सैंडविच होता है जिसमें एक ठोस एसिड यौगिक की एक बहुत पतली परत दो कसकर संपीड़ित इलेक्ट्रोड के बीच अच्छी संपर्क सुनिश्चित करने के लिए सैंडविच होती है। गर्म होने पर, कार्बनिक घटक वाष्पित हो जाता है, इलेक्ट्रोड में छिद्रों से निकल जाता है, ईंधन (या कोशिकाओं के दूसरे छोर पर ऑक्सीजन), इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड के बीच कई संपर्कों की क्षमता को बनाए रखता है।

विभिन्न ईंधन सेल मॉड्यूल। ईंधन सेल बैटरी

ईंधन सेल बैटरी
उच्च तापमान पर काम करने वाले अन्य उपकरण (एकीकृत भाप जनरेटर, दहन कक्ष, गर्मी संतुलन परिवर्तक)
गर्मी प्रतिरोधी इन्सुलेशन

ईंधन सेल मॉड्यूल

ईंधन कोशिकाओं के प्रकार और किस्मों का तुलनात्मक विश्लेषण

नवीन ऊर्जा-कुशल नगरपालिका गर्मी और बिजली संयंत्र आमतौर पर ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं (एसओएफसी), बहुलक इलेक्ट्रोलाइट ईंधन कोशिकाओं (पीईटीएफ), फॉस्फोरिक एसिड ईंधन कोशिकाओं (पीएफसी), प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली ईंधन कोशिकाओं (एमओपीएफसी) और क्षारीय ईंधन कोशिकाओं पर बनाए जाते हैं। पीएसएफसी)... उनके पास आमतौर पर निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

सबसे उपयुक्त को ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं (SOFC) के रूप में पहचाना जाना चाहिए, जो:

उच्च तापमान पर काम करना, जिससे महंगी कीमती धातुओं (जैसे प्लेटिनम) की आवश्यकता कम हो जाती है
विभिन्न प्रकार के हाइड्रोकार्बन ईंधन पर काम कर सकता है, मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस
एक लंबा स्टार्ट-अप समय है और इसलिए लंबी अवधि की कार्रवाई के लिए बेहतर अनुकूल हैं
बिजली उत्पादन की उच्च दक्षता प्रदर्शित करें (70% तक)
उच्च परिचालन तापमान के कारण, इकाइयों को गर्मी वसूली प्रणालियों के साथ जोड़ा जा सकता है, जिससे समग्र प्रणाली दक्षता 85% तक पहुंच जाती है।
लगभग शून्य उत्सर्जन है, चुपचाप काम करता है और मौजूदा बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकियों की तुलना में कम परिचालन आवश्यकताएं रखता है

ईंधन सेल प्रकार	वर्किंग टेम्परेचर	बिजली उत्पादन दक्षता	ईंधन प्रकार	आवेदन क्षेत्र
आरकेटीई	550-700 डिग्री सेल्सियस	50-70%		मध्यम और बड़े प्रतिष्ठान
एफकेटीई	100-220 डिग्री सेल्सियस	35-40%	शुद्ध हाइड्रोजन	बड़े प्रतिष्ठान
मोप्टे	30-100 डिग्री सेल्सियस	35-50%	शुद्ध हाइड्रोजन	छोटे प्रतिष्ठान
SOFC	450-1000 डिग्री सेल्सियस	45-70%	अधिकांश हाइड्रोकार्बन ईंधन	छोटे, मध्यम और बड़े प्रतिष्ठान
Ponte	20-90 डिग्री सेल्सियस	20-30%	मेथनॉल	पोर्टेबल
एसएचटीई	50-200 डिग्री सेल्सियस	40-70%	शुद्ध हाइड्रोजन	अंतरिक्ष की खोज
पीट	30-100 डिग्री सेल्सियस	35-50%	शुद्ध हाइड्रोजन	छोटे प्रतिष्ठान

चूंकि छोटे सह-उत्पादन संयंत्रों को एक पारंपरिक गैस आपूर्ति नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है, इसलिए ईंधन कोशिकाओं को एक अलग हाइड्रोजन आपूर्ति प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती है। छोटे ठोस ऑक्साइड ईंधन सेल सह उत्पादन इकाइयों का उपयोग करते समय, उत्पन्न गर्मी को हीटिंग पानी और वेंटिलेशन हवा के लिए हीट एक्सचेंजर्स में एकीकृत किया जा सकता है, जिससे सिस्टम की समग्र दक्षता बढ़ जाती है। यह नवीन तकनीक महंगे बुनियादी ढांचे और जटिल उपकरण एकीकरण की आवश्यकता के बिना कुशल बिजली उत्पादन के लिए सबसे उपयुक्त है।

ईंधन सेल / सेल अनुप्रयोग

दूरसंचार प्रणालियों में ईंधन सेल / सेल अनुप्रयोग

दुनिया भर में वायरलेस संचार प्रणालियों के प्रसार और मोबाइल फोन प्रौद्योगिकी के बढ़ते सामाजिक-आर्थिक लाभों के साथ, विश्वसनीय और लागत प्रभावी बैक-अप पावर की आवश्यकता महत्वपूर्ण हो गई है। खराब मौसम, प्राकृतिक आपदाओं या सीमित ग्रिड क्षमता के कारण पूरे वर्ष ग्रिड का नुकसान ग्रिड ऑपरेटरों के लिए एक सतत चुनौती है।

पारंपरिक दूरसंचार बैक-अप समाधानों में शॉर्ट-टर्म बैक-अप के लिए बैटरी (वाल्व रेगुलेटेड लीड एसिड बैटरी) और लंबे समय तक बैकअप के लिए डीजल और प्रोपेन जेनरेटर शामिल हैं। बैटरी 1 से 2 घंटे के लिए अपेक्षाकृत सस्ता बैकअप पावर स्रोत हैं। हालांकि, बैटरी लंबे समय तक बैकअप पावर के लिए उपयुक्त नहीं हैं क्योंकि वे बनाए रखने के लिए महंगी हैं, लंबे समय तक उपयोग के बाद अविश्वसनीय हो जाती हैं, तापमान संवेदनशील होती हैं, और निपटान के बाद पर्यावरण के लिए खतरनाक होती हैं। डीजल और प्रोपेन जनरेटर निरंतर बैकअप पावर प्रदान कर सकते हैं। हालांकि, जनरेटर अविश्वसनीय हो सकते हैं, समय लेने वाली रखरखाव की आवश्यकता होती है, और वातावरण में उच्च स्तर के प्रदूषण और ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन करते हैं।

पारंपरिक स्टैंडबाय पावर समाधानों की सीमाओं को दूर करने के लिए, एक नवीन हरित ईंधन सेल प्रौद्योगिकी विकसित की गई है। ईंधन सेल विश्वसनीय, शांत, जनरेटर की तुलना में कम चलने वाले हिस्से होते हैं, बैटरी की तुलना में व्यापक ऑपरेटिंग तापमान रेंज -40 डिग्री सेल्सियस से + 50 डिग्री सेल्सियस तक होती है, और परिणामस्वरूप, ऊर्जा बचत के अत्यधिक उच्च स्तर प्रदान करती है। इसके अलावा, इस तरह की स्थापना की जीवन चक्र लागत जनरेटर की तुलना में कम है। कम ईंधन सेल लागत प्रति वर्ष सिर्फ एक रखरखाव यात्रा और संयंत्र के उच्च प्रदर्शन का परिणाम है। आखिरकार, एक ईंधन सेल न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव के साथ एक हरित प्रौद्योगिकी समाधान है।

ईंधन सेल इकाइयां वायरलेस, स्थायी और ब्रॉडबैंड दूरसंचार के लिए महत्वपूर्ण संचार नेटवर्क बुनियादी ढांचे के लिए बैकअप पावर प्रदान करती हैं, जो 250W से 15kW तक होती हैं, जो कई बेजोड़ नवीन सुविधाओं की पेशकश करती हैं:

विश्वसनीयता- कुछ चलती भागों और स्टैंडबाय मोड में कोई निर्वहन नहीं
ऊर्जा की बचत
शांति- कम शोर स्तर
स्थिरता- काम करने की सीमा -40 डिग्री सेल्सियस से + 50 डिग्री सेल्सियस तक
अनुकूलनशीलता- आउटडोर और इनडोर इंस्टॉलेशन (कंटेनर / सुरक्षात्मक कंटेनर)
उच्च शक्ति- 15 किलोवाट तक
कम रखरखाव की जरूरत- न्यूनतम वार्षिक रखरखाव
दक्षता- स्वामित्व की आकर्षक कुल लागत
पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा- न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव के साथ कम उत्सर्जन

सिस्टम हर समय डीसी बस वोल्टेज को महसूस करता है और डीसी बस वोल्टेज उपयोगकर्ता द्वारा परिभाषित प्रीसेट मान से नीचे गिरने पर महत्वपूर्ण भार को आसानी से स्वीकार करता है। सिस्टम हाइड्रोजन पर चलता है, जो दो तरीकों में से एक में ईंधन सेल स्टैक में प्रवेश करता है - या तो एक औद्योगिक हाइड्रोजन स्रोत से या एक एकीकृत सुधार प्रणाली का उपयोग करके मेथनॉल और पानी से तरल ईंधन से।

फ्यूल सेल स्टैक द्वारा डायरेक्ट करंट के रूप में बिजली का उत्पादन किया जाता है। डीसी पावर एक कनवर्टर को प्रेषित किया जाता है, जो आवश्यक भार के लिए ईंधन सेल स्टैक से अनियमित डीसी पावर को उच्च गुणवत्ता वाली विनियमित डीसी पावर में परिवर्तित करता है। ईंधन सेल की स्थापना कई दिनों के लिए एक बैक-अप बिजली की आपूर्ति प्रदान कर सकती है, क्योंकि संचालन की अवधि केवल स्टॉक में हाइड्रोजन या मेथनॉल / पानी के ईंधन की मात्रा तक सीमित है।

ईंधन सेल उच्च स्तर की ऊर्जा बचत, बढ़ी हुई सिस्टम विश्वसनीयता, जलवायु की एक विस्तृत श्रृंखला में अधिक अनुमानित प्रदर्शन और उद्योग मानक वाल्व विनियमित लीड एसिड बैटरी पैक की तुलना में विश्वसनीय सेवा जीवन प्रदान करते हैं। काफी कम रखरखाव और प्रतिस्थापन आवश्यकताओं के कारण जीवन चक्र की लागत भी कम है। ईंधन सेल अंतिम उपयोगकर्ता को पर्यावरणीय लाभ प्रदान करते हैं, क्योंकि निपटान लागत और लीड एसिड कोशिकाओं से जुड़े दायित्व जोखिम एक बढ़ती हुई चिंता है।

चार्ज स्तर, तापमान, चक्र, जीवन और अन्य चर जैसे कारकों की एक विस्तृत श्रृंखला से इलेक्ट्रिक बैटरी का प्रदर्शन प्रतिकूल रूप से प्रभावित हो सकता है। आपूर्ति की गई ऊर्जा इन कारकों के आधार पर अलग-अलग होगी और भविष्यवाणी करना आसान नहीं है। प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (POMFC) ईंधन सेल का प्रदर्शन इन कारकों से अपेक्षाकृत अप्रभावित रहता है और जब तक ईंधन उपलब्ध है तब तक महत्वपूर्ण विद्युत शक्ति प्रदान कर सकता है। महत्वपूर्ण पावर बैकअप अनुप्रयोगों के लिए ईंधन कोशिकाओं में माइग्रेट करते समय बढ़ी हुई भविष्यवाणी एक महत्वपूर्ण लाभ है।

ईंधन सेल केवल तभी ऊर्जा उत्पन्न करते हैं जब ईंधन की आपूर्ति की जाती है, जैसे गैस टरबाइन जनरेटर, लेकिन उत्पादन क्षेत्र में कोई हिलता हुआ भाग नहीं होता है। इसलिए, एक जनरेटर के विपरीत, वे तेजी से पहनने के अधीन नहीं हैं और उन्हें निरंतर रखरखाव और स्नेहन की आवश्यकता नहीं होती है।

विस्तारित रन ईंधन कनवर्टर को चलाने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला ईंधन एक मेथनॉल / जल ईंधन मिश्रण है। मेथनॉल एक व्यापक रूप से उपलब्ध व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ईंधन है जिसका वर्तमान में कई उपयोग हैं, जिसमें विंडस्क्रीन वाशर, प्लास्टिक की बोतलें, इंजन एडिटिव्स और इमल्शन पेंट शामिल हैं। मेथनॉल परिवहन के लिए आसान है, पानी के साथ गलत हो सकता है, इसमें अच्छी बायोडिग्रेडेबिलिटी होती है और इसमें सल्फर नहीं होता है। इसमें कम हिमांक (-71 डिग्री सेल्सियस) होता है और लंबे समय तक संग्रहीत होने पर यह खराब नहीं होता है।

संचार नेटवर्क में ईंधन कोशिकाओं / कोशिकाओं का अनुप्रयोग

सुरक्षित संचार नेटवर्क को विश्वसनीय बैक-अप पावर समाधान की आवश्यकता होती है जो कि आपात स्थिति में घंटों या दिनों तक कार्य कर सकते हैं यदि पावर ग्रिड अब उपलब्ध नहीं है।

कुछ चलती भागों और स्टैंडबाय मोड में कोई व्युत्पन्न नहीं होने के साथ, अभिनव ईंधन सेल प्रौद्योगिकी वर्तमान स्टैंडबाय पावर सिस्टम की तुलना में एक आकर्षक समाधान प्रदान करती है।

संचार नेटवर्क में ईंधन सेल प्रौद्योगिकी का उपयोग करने का सबसे सम्मोहक कारण समग्र विश्वसनीयता और सुरक्षा में वृद्धि है। पावर आउटेज, भूकंप, तूफान और तूफान जैसी घटनाओं के दौरान, यह महत्वपूर्ण है कि सिस्टम काम करना जारी रखें और बैकअप पावर सिस्टम के तापमान या जीवन की परवाह किए बिना, विस्तारित अवधि के लिए एक विश्वसनीय बैकअप बिजली की आपूर्ति हो।

ईंधन सेल बिजली आपूर्ति की सीमा सुरक्षित संचार नेटवर्क का समर्थन करने के लिए आदर्श है। अपने ऊर्जा-बचत सिद्धांतों के लिए धन्यवाद, वे 250 डब्ल्यू से 15 किलोवाट तक की शक्ति सीमा में उपयोग के लिए विस्तारित रनटाइम (कई दिनों तक) के साथ पर्यावरण के अनुकूल, विश्वसनीय बैकअप पावर प्रदान करते हैं।

डेटा नेटवर्क में ईंधन सेल / सेल का अनुप्रयोग

हाई-स्पीड डेटा नेटवर्क और फाइबर-ऑप्टिक बैकबोन जैसे डेटा नेटवर्क के लिए विश्वसनीय बिजली आपूर्ति दुनिया भर में महत्वपूर्ण है। ऐसे नेटवर्क पर प्रेषित सूचना में बैंकों, एयरलाइनों या चिकित्सा केंद्रों जैसे संस्थानों के लिए महत्वपूर्ण डेटा होता है। ऐसे नेटवर्क में पावर आउटेज न केवल प्रेषित जानकारी के लिए खतरा पैदा करता है, बल्कि, एक नियम के रूप में, महत्वपूर्ण वित्तीय नुकसान की ओर जाता है। बैक-अप पावर के साथ विश्वसनीय और नवोन्मेषी फ्यूल सेल इंस्टालेशन निर्बाध बिजली सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक विश्वसनीयता प्रदान करते हैं।

मेथनॉल और पानी के तरल ईंधन मिश्रण पर चलने वाले ईंधन सेल इंस्टॉलेशन कई दिनों तक विस्तारित रन टाइम के साथ विश्वसनीय बैक-अप पावर प्रदान करते हैं। इसके अलावा, इन इकाइयों ने जनरेटर और बैटरी की तुलना में रखरखाव की आवश्यकताओं को काफी कम कर दिया है, जिसके लिए प्रति वर्ष केवल एक रखरखाव यात्रा की आवश्यकता होती है।

डेटा नेटवर्क में ईंधन सेल प्रतिष्ठानों के उपयोग के लिए विशिष्ट साइट विशेषताएं:

100 W से 15 kW . तक बिजली की खपत वाले अनुप्रयोग
बैटरी जीवन आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोग> 4 घंटे
फाइबर-ऑप्टिक सिस्टम में रिपीटर्स (सिंक्रोनस डिजिटल सिस्टम का पदानुक्रम, हाई-स्पीड इंटरनेट, वॉयस ओवर आईपी ...)
हाई-स्पीड नेटवर्क नोड्स
वाईमैक्स ट्रांसमिशन नोड्स

ईंधन सेल स्टैंडबाय इंस्टॉलेशन पारंपरिक स्टैंड-अलोन बैटरी या डीजल जनरेटर पर महत्वपूर्ण डेटा नेटवर्क इन्फ्रास्ट्रक्चर के लिए कई फायदे प्रदान करते हैं, जिससे क्षेत्र में उपयोग में वृद्धि होती है:

तरल ईंधन प्रौद्योगिकी हाइड्रोजन भंडारण की समस्या को हल करती है और बैकअप बिजली आपूर्ति का लगभग असीमित संचालन प्रदान करती है।
उनके शांत संचालन, कम वजन, तापमान चरम के प्रतिरोध और वस्तुतः कंपन-मुक्त संचालन के कारण, ईंधन कोशिकाओं को भवन के बाहर, औद्योगिक कमरों / कंटेनरों में या छतों पर स्थापित किया जा सकता है।
सिस्टम के उपयोग के लिए साइट पर तैयारी त्वरित और किफायती है, और परिचालन लागत कम है।
ईंधन बायोडिग्रेडेबल है और शहरी वातावरण के लिए पर्यावरण के अनुकूल समाधान प्रदान करता है।

सुरक्षा प्रणालियों में ईंधन कोशिकाओं/कोशिकाओं का उपयोग

सबसे परिष्कृत भवन सुरक्षा और संचार प्रणालियाँ उतनी ही विश्वसनीय हैं जितनी कि बिजली की आपूर्ति जो उन्हें चालू रखती है। जबकि अधिकांश प्रणालियों में अल्पकालिक बिजली के नुकसान के लिए कुछ प्रकार के यूपीएस शामिल होते हैं, वे प्राकृतिक आपदाओं या आतंकवादी हमलों के बाद लंबे समय तक बिजली कटौती की स्थिति नहीं बनाते हैं। यह कई कॉर्पोरेट और सरकारी एजेंसियों के लिए एक महत्वपूर्ण मुद्दा हो सकता है।

वीडियो निगरानी निगरानी और अभिगम नियंत्रण प्रणाली (आईडी कार्ड रीडर, डोर क्लोजिंग डिवाइस, बायोमेट्रिक पहचान तकनीक, आदि), स्वचालित फायर अलार्म और बुझाने की प्रणाली, लिफ्ट नियंत्रण प्रणाली और दूरसंचार नेटवर्क जैसी महत्वपूर्ण प्रणालियां जोखिम में हैं। विश्वसनीय वैकल्पिक निरंतर शक्ति स्रोत।

डीजल जनरेटर बहुत अधिक शोर करते हैं, उन्हें रखना मुश्किल होता है, और उनकी विश्वसनीयता और रखरखाव की समस्याओं के लिए जाना जाता है। इसके विपरीत, पावर बैक-अप प्रदान करने वाला ईंधन सेल इंस्टॉलेशन शांत, विश्वसनीय होता है, इसमें शून्य या बहुत कम उत्सर्जन होता है, और इसे छत पर या किसी इमारत के बाहर स्थापित करना आसान होता है। यह पावर से बाहर नहीं होता है या स्टैंडबाय मोड में पावर नहीं खोता है। यह सुनिश्चित करता है कि सुविधा बंद होने और इमारत को छोड़ देने के बाद भी महत्वपूर्ण सिस्टम काम करना जारी रखें।

अभिनव ईंधन सेल प्रतिष्ठान मिशन-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में मूल्यवान निवेश की रक्षा करते हैं। वे कई बेजोड़ सुविधाओं और विशेष रूप से उच्च ऊर्जा बचत के साथ संयुक्त रूप से 250 W से 15 kW पावर रेंज में उपयोग के लिए पर्यावरण के अनुकूल, विश्वसनीय, लंबे समय तक (कई दिनों तक) बैक-अप पावर प्रदान करते हैं।

ईंधन सेल स्टैंडबाय पावर प्लांट पारंपरिक स्टैंड-अलोन बैटरी या डीजल जनरेटर पर सुरक्षा और भवन प्रबंधन प्रणाली जैसे मिशन-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए कई फायदे प्रदान करते हैं। तरल ईंधन प्रौद्योगिकी हाइड्रोजन भंडारण की समस्या को हल करती है और बैकअप बिजली आपूर्ति का लगभग असीमित संचालन प्रदान करती है।

घरेलू तापन और बिजली उत्पादन में ईंधन सेल / सेल का अनुप्रयोग

ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं (एसएफसी) का उपयोग व्यापक रूप से उपलब्ध प्राकृतिक गैस और नवीकरणीय ईंधन स्रोतों से बिजली और गर्मी उत्पन्न करने के लिए विश्वसनीय, ऊर्जा कुशल और उत्सर्जन मुक्त थर्मल पावर प्लांट बनाने के लिए किया जाता है। इन नवीन इकाइयों का उपयोग घरेलू बिजली उत्पादन से लेकर दूरदराज के क्षेत्रों में बिजली की आपूर्ति के साथ-साथ सहायक बिजली आपूर्ति तक, विभिन्न प्रकार के बाजारों में किया जाता है।

वितरण नेटवर्क में ईंधन सेल / सेल का अनुप्रयोग

छोटे सह उत्पादन संयंत्रों को एक वितरित बिजली उत्पादन नेटवर्क में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिसमें एक केंद्रीकृत बिजली संयंत्र के बजाय बड़ी संख्या में छोटे उत्पादन सेट शामिल हैं।

नीचे दिया गया आंकड़ा बिजली उत्पादन की दक्षता में नुकसान को दर्शाता है जब यह सीएचपी संयंत्रों में उत्पन्न होता है और इस समय उपयोग में आने वाले पारंपरिक बिजली पारेषण नेटवर्क के माध्यम से घरों में प्रेषित होता है। केंद्रीकृत उत्पादन से दक्षता के नुकसान में बिजली संयंत्र से नुकसान, कम और उच्च वोल्टेज संचरण, और वितरण नुकसान शामिल हैं।

यह आंकड़ा छोटे ताप विद्युत संयंत्रों के एकीकरण के परिणाम दिखाता है: उपयोग के बिंदु पर बिजली उत्पादन क्षमता 60% तक उत्पन्न होती है। इसके अलावा, घर पानी और स्थान को गर्म करने के लिए ईंधन कोशिकाओं द्वारा उत्पन्न गर्मी का उपयोग कर सकते हैं, जिससे ईंधन की समग्र ऊर्जा दक्षता में वृद्धि होती है और ऊर्जा बचत में सुधार होता है।

पर्यावरण की रक्षा के लिए ईंधन कोशिकाओं का उपयोग - संबद्ध पेट्रोलियम गैस का उपयोग

तेल उद्योग में सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक संबद्ध पेट्रोलियम गैस का उपयोग है। संबद्ध पेट्रोलियम गैस के उपयोग के मौजूदा तरीकों के बहुत सारे नुकसान हैं, जिनमें से एक यह है कि वे आर्थिक रूप से लाभहीन हैं। एसोसिएटेड पेट्रोलियम गैस को जलाया जाता है, जिससे पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य को काफी नुकसान होता है।

ईंधन कोशिकाओं पर नवीन ताप विद्युत संयंत्र जो संबंधित पेट्रोलियम गैस को ईंधन के रूप में उपयोग करते हैं, संबंधित पेट्रोलियम गैस के उपयोग की समस्याओं के लिए एक क्रांतिकारी और लागत प्रभावी समाधान का रास्ता खोलते हैं।

ईंधन सेल संयंत्रों के मुख्य लाभों में से एक यह है कि वे परिवर्तनीय संबद्ध पेट्रोलियम गैस के साथ मज़बूती से और स्थिर रूप से काम कर सकते हैं। ईंधन सेल के संचालन में अंतर्निहित ज्वलनशील रासायनिक प्रतिक्रिया के कारण, प्रतिशत में कमी, उदाहरण के लिए, मीथेन केवल बिजली उत्पादन में इसी कमी का कारण बनता है।
उपभोक्ताओं के विद्युत भार, ड्रॉप, लोड वृद्धि के संबंध में लचीलापन।
ईंधन कोशिकाओं पर ताप और बिजली संयंत्रों की स्थापना और कनेक्शन के लिए, उनके कार्यान्वयन के लिए पूंजीगत व्यय की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि इकाइयाँ आसानी से खेतों के पास बिना तैयारी के स्थलों पर लगाई जाती हैं, संचालन में सुविधाजनक, विश्वसनीय और कुशल हैं।
उच्च स्वचालन और आधुनिक रिमोट कंट्रोल को स्थापना में कर्मियों की निरंतर उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है।
डिजाइन की सादगी और तकनीकी पूर्णता: चलती भागों, घर्षण, स्नेहन प्रणालियों की अनुपस्थिति ईंधन सेल प्रतिष्ठानों के संचालन से महत्वपूर्ण आर्थिक लाभ प्रदान करती है।
पानी की खपत: परिवेश के तापमान पर +30 डिग्री सेल्सियस तक कोई नहीं और उच्च तापमान पर नगण्य।
पानी का आउटलेट: अनुपस्थित।
इसके अलावा, ईंधन सेल सह उत्पादन संयंत्र शोर, कंपन नहीं करते हैं, वातावरण में हानिकारक उत्सर्जन न दें

ऊर्जा विशेषज्ञ बताते हैं कि अधिकांश विकसित देशों में अपेक्षाकृत कम बिजली के वितरित ऊर्जा स्रोतों में रुचि तेजी से बढ़ रही है। इन स्व-निहित बिजली संयंत्रों के मुख्य लाभ निर्माण के दौरान मध्यम पूंजीगत लागत, त्वरित कमीशनिंग, अपेक्षाकृत आसान रखरखाव और अच्छा पर्यावरणीय प्रदर्शन है। एक स्वायत्त बिजली आपूर्ति प्रणाली के साथ, बिजली लाइनों और सबस्टेशनों में निवेश की आवश्यकता नहीं होती है। खपत के बिंदुओं पर सीधे स्वायत्त ऊर्जा स्रोतों का स्थान न केवल नेटवर्क में नुकसान को समाप्त करता है, बल्कि बिजली आपूर्ति की विश्वसनीयता भी बढ़ाता है।

स्वायत्त ऊर्जा स्रोत जैसे कि छोटी गैस टरबाइन इकाइयाँ (गैस टरबाइन इकाइयाँ), आंतरिक दहन इंजन, पवन टरबाइन और अर्धचालक सौर सेल सर्वविदित हैं।

कोयले/गैस से चलने वाले आंतरिक दहन इंजन या टर्बाइनों के विपरीत, ईंधन सेल ईंधन नहीं जलाते हैं। वे एक रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से ईंधन की रासायनिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। इसलिए, ईंधन सेल ईंधन के दहन से बड़ी मात्रा में ग्रीनहाउस गैसों का उत्पादन नहीं करते हैं, जैसे कार्बन डाइऑक्साइड (CO2), मीथेन (CH4) और नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx)। यदि कोशिकाओं के लिए ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है, तो ईंधन कोशिकाओं से उत्सर्जन भाप के रूप में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के निम्न स्तर (या कोई CO2 उत्सर्जन बिल्कुल नहीं) होता है। इसके अलावा, ईंधन सेल चुपचाप काम करते हैं क्योंकि उनमें शोर वाले उच्च दबाव वाले रोटार शामिल नहीं होते हैं और ऑपरेशन के दौरान कोई निकास शोर और कंपन नहीं होता है।

एक ईंधन सेल ऑक्सीजन या अन्य ऑक्सीकरण एजेंट के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से ईंधन की रासायनिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है। ईंधन कोशिकाओं में एक एनोड (नकारात्मक पक्ष), एक कैथोड (धनात्मक पक्ष), और एक इलेक्ट्रोलाइट होता है जो ईंधन सेल के दो किनारों के बीच आवेशों को स्थानांतरित करने की अनुमति देता है (चित्र: ईंधन सेल योजनाबद्ध आरेख)।

इलेक्ट्रॉन बाहरी लूप के माध्यम से एनोड से कैथोड तक जाते हैं, जिससे डीसी बिजली बनती है। इस तथ्य के कारण कि विभिन्न प्रकार के ईंधन कोशिकाओं के बीच मुख्य अंतर इलेक्ट्रोलाइट है, ईंधन कोशिकाओं को उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोलाइट के प्रकार के अनुसार उप-विभाजित किया जाता है, अर्थात। उच्च तापमान और निम्न तापमान ईंधन सेल (टीईपीएम, पीएमटीई)। हाइड्रोजन सबसे आम ईंधन है, लेकिन प्राकृतिक गैस और अल्कोहल (यानी मेथनॉल) जैसे हाइड्रोकार्बन का भी कभी-कभी उपयोग किया जा सकता है। ईंधन सेल बैटरी से इस मायने में भिन्न होते हैं कि रासायनिक प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए उन्हें ईंधन और ऑक्सीजन / वायु के निरंतर स्रोत की आवश्यकता होती है, और जब तक उन्हें आपूर्ति की जाती है तब तक वे बिजली का उत्पादन करते हैं।

ईंधन सेल पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों जैसे दहन इंजन या बैटरी पर निम्नलिखित लाभ प्रदान करते हैं:

ईंधन सेल डीजल या गैस इंजन की तुलना में अधिक कुशल होते हैं।
आंतरिक दहन इंजन की तुलना में अधिकांश ईंधन सेल चुपचाप काम करते हैं। इसलिए, वे विशेष आवश्यकताओं वाले भवनों के लिए उपयुक्त हैं, जैसे कि अस्पताल।
ईंधन कोशिकाओं से जीवाश्म ईंधन के जलने से होने वाला प्रदूषण नहीं होता है; उदाहरण के लिए, केवल पानी हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं का उप-उत्पाद है।
यदि अक्षय ऊर्जा स्रोत द्वारा प्रदान किए गए पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन किया जाता है, तो ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करते समय, पूरे चक्र में कोई ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जित नहीं होती है।
ईंधन कोशिकाओं को तेल या गैस जैसे पारंपरिक ईंधन की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए आप तेल उत्पादक देशों पर आर्थिक निर्भरता से छुटकारा पा सकते हैं और अधिक ऊर्जा सुरक्षा प्रदान कर सकते हैं।
ईंधन सेल पावर ग्रिड पर निर्भर नहीं होते हैं, क्योंकि हाइड्रोजन का उत्पादन कहीं भी किया जा सकता है, जहां पानी और बिजली होती है, और उत्पादित ईंधन को वितरित किया जा सकता है।
खपत के बिंदु पर ऊर्जा उत्पादन के लिए स्थिर ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करते समय, विकेंद्रीकृत ऊर्जा ग्रिड का उपयोग किया जा सकता है, जो संभावित रूप से अधिक स्थिर होते हैं।
कम तापमान वाले ईंधन सेल (टीईपीएम, पीएमटीई) में कम गर्मी हस्तांतरण होता है, जो उन्हें विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।
उच्च तापमान ईंधन सेल बिजली के साथ उच्च गुणवत्ता वाली प्रक्रिया गर्मी ऊर्जा का उत्पादन करते हैं और सह-उत्पादन के लिए उपयुक्त हैं (जैसे आवासीय भवनों के लिए गर्मी और बिजली का संयुक्त उत्पादन)।
रन टाइम बैटरियों के रन टाइम की तुलना में काफी लंबा है, क्योंकि रन टाइम बढ़ाने के लिए केवल अधिक ईंधन की आवश्यकता होती है, और प्लांट उत्पादकता में वृद्धि की आवश्यकता नहीं होती है।
बैटरी के विपरीत, ईंधन कोशिकाओं में ईंधन भरने पर "स्मृति प्रभाव" होता है।
ईंधन कोशिकाओं को बनाए रखना आसान होता है क्योंकि उनके पास बड़े चलने वाले हिस्से नहीं होते हैं।

ईंधन कोशिकाओं के लिए सबसे आम ईंधन हाइड्रोजन है, क्योंकि यह हानिकारक प्रदूषकों का उत्सर्जन नहीं करता है। हालांकि, अन्य ईंधन का उपयोग किया जा सकता है और प्राकृतिक गैस ईंधन कोशिकाओं को एक कुशल विकल्प माना जाता है जब प्राकृतिक गैस प्रतिस्पर्धी कीमतों पर उपलब्ध होती है। ईंधन कोशिकाओं में, ईंधन और ऑक्सीडेंट का प्रवाह एक इलेक्ट्रोलाइट द्वारा अलग किए गए इलेक्ट्रोड से होकर गुजरता है। यह एक रासायनिक प्रतिक्रिया का कारण बनता है जो बिजली पैदा करता है; इसमें ईंधन जलाने या ऊष्मा ऊर्जा जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है, जो आमतौर पर बिजली पैदा करने के पारंपरिक तरीकों के मामले में होता है। जब प्राकृतिक शुद्ध हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है, और ऑक्सीजन का उपयोग ऑक्सीकारक के रूप में किया जाता है, तो ईंधन सेल में होने वाली प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, पानी, तापीय ऊर्जा और बिजली उत्पन्न होती है। जब अन्य ईंधन के साथ उपयोग किया जाता है, तो ईंधन सेल बहुत कम प्रदूषक उत्सर्जन उत्सर्जित करते हैं और उच्च गुणवत्ता, विश्वसनीय बिजली का उत्पादन करते हैं।

प्राकृतिक गैस ईंधन कोशिकाओं के लाभ इस प्रकार हैं:

पर्यावरण के लिए लाभ- ईंधन सेल जीवाश्म ईंधन से बिजली पैदा करने का एक स्वच्छ तरीका है। इस बीच, शुद्ध हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उपयोग करने वाले ईंधन सेल केवल पानी, बिजली और गर्मी पैदा करते हैं; अन्य प्रकार के ईंधन सेल नगण्य सल्फर यौगिकों और बहुत कम कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर का उत्सर्जन करते हैं। हालांकि, ईंधन कोशिकाओं द्वारा उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड केंद्रित है और वातावरण में छोड़ने के बजाय आसानी से समाहित किया जा सकता है।
दक्षता"ईंधन कोशिकाएं पारंपरिक दहन से चलने वाली बिजली उत्पादन की तुलना में जीवाश्म ईंधन में उपलब्ध ऊर्जा को बिजली में अधिक कुशलता से परिवर्तित करती हैं। इसका मतलब है कि बिजली की समान मात्रा उत्पन्न करने के लिए कम ईंधन की आवश्यकता होती है। राष्ट्रीय ऊर्जा प्रौद्योगिकी प्रयोगशाला के अनुसार, 58 ईंधन कोशिकाओं (प्राकृतिक गैस टर्बाइनों के संयोजन में) का उत्पादन किया जा सकता है जो 70% की दक्षता के साथ 1 से 20 मेगावाट की बिजली रेंज में काम करेंगे। यह दक्षता उस दक्षता से बहुत अधिक है जिसे निर्दिष्ट पावर रेंज में पारंपरिक बिजली उत्पादन विधियों के साथ प्राप्त किया जा सकता है।
वितरित उत्पादन- ईंधन कोशिकाओं का उत्पादन बहुत छोटे आकार में किया जा सकता है; इससे उन्हें वहां रखा जा सकता है जहां बिजली की आवश्यकता होती है। यह आवासीय, वाणिज्यिक, औद्योगिक भवनों और यहां तक कि वाहनों के प्रतिष्ठानों पर भी लागू होता है।
विश्वसनीयता- फ्यूल सेल पूरी तरह से संलग्न उपकरण होते हैं जिनमें कोई हिलता-डुलता भाग या जटिल मशीनरी नहीं होती है। यह उन्हें बिजली के विश्वसनीय स्रोत बनाता है जो कई घंटों तक काम कर सकते हैं। इसके अलावा, वे बिजली के लगभग चुप और सुरक्षित स्रोत हैं। इसके अलावा, ईंधन कोशिकाओं में बिजली में कोई वृद्धि नहीं होती है; इसका मतलब है कि उनका उपयोग उन मामलों में किया जा सकता है जहां आपको लगातार काम करने वाले, बिजली के विश्वसनीय स्रोत की आवश्यकता होती है।

कुछ समय पहले तक, ईंधन सेल (FCs), जो विद्युत रासायनिक जनरेटर हैं जो रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में सक्षम हैं, दहन प्रक्रियाओं को दरकिनार करते हुए, थर्मल ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, और बाद में बिजली में, कम लोकप्रिय थे। एक कम करने वाले एजेंट और एक ऑक्सीकरण एजेंट के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से ईंधन कोशिकाओं में विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है, जो लगातार इलेक्ट्रोड को आपूर्ति की जाती है। हाइड्रोजन अक्सर कम करने वाला एजेंट होता है, ऑक्सीजन या वायु ऑक्सीकरण एजेंट होता है। अभिकर्मकों की आपूर्ति, प्रतिक्रिया उत्पादों और गर्मी (जिसका उपयोग किया जा सकता है) को हटाने के लिए ईंधन कोशिकाओं और उपकरणों की बैटरी का संयोजन एक विद्युत रासायनिक जनरेटर है।
XX सदी के अंतिम दशक में, जब बिजली आपूर्ति और पर्यावरणीय समस्याओं की विश्वसनीयता के मुद्दे विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो गए, यूरोप, जापान और संयुक्त राज्य अमेरिका में कई फर्मों ने ईंधन कोशिकाओं के लिए कई विकल्पों का विकास और उत्पादन शुरू किया।
सबसे सरल क्षारीय ईंधन कोशिकाएं हैं, जिनसे इस प्रकार के स्वायत्त ऊर्जा स्रोतों का विकास शुरू हुआ। इन ईंधन कोशिकाओं में ऑपरेटिंग तापमान 80-95 डिग्री सेल्सियस है, इलेक्ट्रोलाइट कास्टिक पोटेशियम का 30% समाधान है। क्षारीय ईंधन सेल शुद्ध हाइड्रोजन पर काम करते हैं।
हाल ही में, प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (पॉलीमर इलेक्ट्रोलाइट के साथ) के साथ एक पीईएम ईंधन सेल व्यापक हो गया है। इस प्रक्रिया में ऑपरेटिंग तापमान भी 80-95 डिग्री सेल्सियस है, लेकिन पेरफ्लूरोसल्फोनिक एसिड के साथ एक ठोस आयन-विनिमय झिल्ली का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जाता है।
यह आम तौर पर माना जाता है कि फॉस्फोरिक एसिड पीएएफसी के साथ सबसे व्यावसायिक रूप से आकर्षक ईंधन सेल, जिसमें अकेले बिजली पैदा करने के लिए 40% की दक्षता है, और जारी गर्मी का उपयोग करते समय 85% है। इस ईंधन सेल का ऑपरेटिंग तापमान 175-200 डिग्री सेल्सियस है, इलेक्ट्रोलाइट तरल फॉस्फोरिक एसिड है जो टेफ्लॉन से बंधे सिलिकॉन कार्बाइड को लगाता है।

सेल पैकेज इलेक्ट्रोलाइट के रूप में दो झरझरा ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड और फॉस्फोरिक एसिड से लैस है। इलेक्ट्रोड एक प्लैटिनम उत्प्रेरक के साथ लेपित होते हैं। सुधारक में, प्राकृतिक गैस, भाप के साथ बातचीत करते समय, हाइड्रोजन और सीओ में बदल जाती है, जो आगे कनवर्टर में सीओ 2 में ऑक्सीकृत हो जाती है। इसके अलावा, उत्प्रेरक के प्रभाव में हाइड्रोजन अणु एनोड पर एच आयनों में अलग हो जाते हैं। इस प्रतिक्रिया में जारी इलेक्ट्रॉनों को लोड के माध्यम से कैथोड तक निर्देशित किया जाता है। कैथोड पर, वे हाइड्रोजन आयनों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं जो इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से फैलते हैं और ऑक्सीजन आयनों के साथ कैथोड पर हवा में ऑक्सीजन की उत्प्रेरक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनते हैं, अंततः पानी बनाते हैं।
एमसीएफसी प्रकार के पिघले हुए कार्बोनेट वाले ईंधन सेल भी आशाजनक प्रकार के ईंधन सेल हैं। मीथेन पर काम करते समय, इस ईंधन सेल में 50-57% की विद्युत शक्ति दक्षता होती है। ऑपरेटिंग तापमान 540-650 ° , इलेक्ट्रोलाइट - एक खोल में पोटेशियम और सोडियम क्षार का पिघला हुआ कार्बोनेट - लिथियम एल्यूमीनियम ऑक्साइड LiA102 का एक मैट्रिक्स।
अंत में, सबसे आशाजनक ईंधन सेल SOFC है। यह एक ठोस ऑक्साइड ईंधन सेल है जो किसी भी गैसीय ईंधन का उपयोग करता है और अपेक्षाकृत बड़े प्रतिष्ठानों के लिए सबसे उपयुक्त है। इसकी ऊर्जा दक्षता 50-55% है, और जब संयुक्त चक्र प्रतिष्ठानों में उपयोग किया जाता है, तो 65% तक। ऑपरेटिंग तापमान 980-1000 डिग्री सेल्सियस है, इलेक्ट्रोलाइट ठोस जिरकोनियम है जो यट्रियम के साथ स्थिर है।

अंजीर में। 2 सीमेंस वेस्टिंगहाउस पावर कॉरपोरेशन (एसडब्ल्यूपी - जर्मनी) द्वारा विकसित 24-सेल एसओएफसी बैटरी दिखाता है। यह बैटरी एक प्राकृतिक गैस विद्युत रासायनिक जनरेटर की रीढ़ है। 400 डब्ल्यू की शक्ति वाले इस प्रकार के बिजली संयंत्र का पहला प्रदर्शन परीक्षण 1986 में किया गया था। बाद के वर्षों में, ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं के डिजाइन में सुधार हुआ और उनकी शक्ति में वृद्धि हुई।

सबसे सफल 1999 में कमीशन की गई 100 kW इकाई के प्रदर्शन परीक्षण थे। बिजली संयंत्र ने उच्च दक्षता (46%) के साथ बिजली पैदा करने की संभावना की पुष्टि की, और विशेषताओं की उच्च स्थिरता भी दिखाई। इस प्रकार, इसकी क्षमता में स्वीकार्य गिरावट के साथ कम से कम 40 हजार घंटे बिजली संयंत्र के संचालन की संभावना साबित हुई।

2001 में, वायुमंडलीय दबाव पर काम करने वाला एक नया ठोस ऑक्साइड पावर प्लांट विकसित किया गया था। बैटरी (विद्युत रासायनिक जनरेटर) में 250 kW के बिजली संयंत्र के साथ संयुक्त शक्ति और गर्मी उत्पादन में 2304 ठोस ऑक्साइड ट्यूबलर सेल शामिल थे। इसके अलावा, इकाई में एक इन्वर्टर, एक पुनर्योजी, एक ईंधन (प्राकृतिक गैस) हीटर, हवा को गर्म करने के लिए एक दहन कक्ष, ग्रिप गैसों की गर्मी का उपयोग करके पानी गर्म करने के लिए एक हीट एक्सचेंजर और अन्य सहायक उपकरण शामिल थे। उसी समय, स्थापना के समग्र आयाम काफी मध्यम थे: 2.6x3.0x10.8 मीटर।
जापानी विशेषज्ञों ने बड़ी ईंधन कोशिकाओं के विकास में कुछ सफलता हासिल की है। जापान में अनुसंधान कार्य 1972 की शुरुआत में शुरू हुआ था, लेकिन महत्वपूर्ण प्रगति केवल 90 के दशक के मध्य में ही प्राप्त हुई थी। प्रायोगिक ईंधन सेल मॉड्यूल में 50 से 1000 किलोवाट की क्षमता थी, जिनमें से 2/3 प्राकृतिक गैस पर चल रहे थे।
1994 में, जापान में 1 मेगावाट का ईंधन सेल संयंत्र बनाया गया था। 71% के बराबर समग्र दक्षता (भाप और गर्म पानी के उत्पादन के साथ), बिजली आपूर्ति के मामले में यूनिट की दक्षता कम से कम 36% थी। 1995 के बाद से, प्रेस रिपोर्टों के अनुसार, टोक्यो में 11 मेगावाट की क्षमता वाले फॉस्फोरिक एसिड के साथ ईंधन कोशिकाओं पर एक बिजली संयंत्र चल रहा है, और 2000 तक उत्पादित ईंधन कोशिकाओं की कुल क्षमता 40 मेगावाट तक पहुंच गई है।

उपरोक्त सभी प्रतिष्ठानों को औद्योगिक के रूप में वर्गीकृत किया गया है। उनके डेवलपर्स लागत विशेषताओं (इकाई लागत प्रति किलोवाट स्थापित क्षमता और उत्पन्न बिजली की लागत) में सुधार के लिए इकाइयों की शक्ति बढ़ाने के लिए लगातार प्रयास कर रहे हैं। लेकिन ऐसी कई कंपनियां हैं जो एक अलग कार्य निर्धारित करती हैं: व्यक्तिगत बिजली आपूर्ति सहित घरेलू खपत के लिए सबसे सरल प्रतिष्ठानों को विकसित करना। और इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण उपलब्धियां हैं:

प्लग पावर एलएलसी ने एक घर को बिजली देने के लिए 7 किलोवाट ईंधन सेल संयंत्र विकसित किया;
H Power Corporation 50-100 W की क्षमता वाली बैटरी के लिए परिवहन में उपयोग किए जाने वाले चार्जर का उत्पादन करता है;
इंटर्न कंपनी। फ्यूल सेल एलएलसी 50-300 वाट की शक्ति के साथ वाहन और व्यक्तिगत बिजली आपूर्ति बनाती है;
एनालिटिक पावर कॉरपोरेशन ने अमेरिकी सेना के लिए 150W व्यक्तिगत बिजली आपूर्ति के साथ-साथ 3 से 10 किलोवाट तक की घरेलू बिजली आपूर्ति के लिए ईंधन सेल इकाइयों को विकसित किया है।

ईंधन सेल के क्या फायदे हैं जिन्होंने कई कंपनियों को अपने विकास में भारी मात्रा में धन निवेश करने के लिए प्रेरित किया है?
उच्च विश्वसनीयता के अलावा, विद्युत रासायनिक जनरेटर में उच्च दक्षता होती है, जो उन्हें भाप टरबाइन इकाइयों से और यहां तक कि एक साधारण चक्र गैस टरबाइन इकाई वाली इकाइयों से भी अनुकूल रूप से अलग करती है। ईंधन कोशिकाओं का एक महत्वपूर्ण लाभ छितरी हुई ऊर्जा स्रोतों के रूप में उनके उपयोग में आसानी है: मॉड्यूलर डिजाइन किसी भी संख्या में व्यक्तिगत कोशिकाओं को एक बैटरी बनाने के लिए श्रृंखला में जोड़ने की अनुमति देता है - बढ़ती शक्ति के लिए आदर्श।

लेकिन ईंधन कोशिकाओं के पक्ष में सबसे महत्वपूर्ण तर्क उनका पर्यावरणीय प्रदर्शन है। इन संयंत्रों से एनओएक्स और सीओ का उत्सर्जन इतना कम है कि, उदाहरण के लिए, क्षेत्रों में काउंटी वायु गुणवत्ता कार्यालय (जहां संयुक्त राज्य में पर्यावरण नियम सबसे कड़े हैं) सुरक्षा से संबंधित सभी आवश्यकताओं में इस उपकरण का उल्लेख भी नहीं करते हैं। वातावरण का।

ईंधन कोशिकाओं के कई फायदे, दुर्भाग्य से, वर्तमान में उनकी एकमात्र कमी - उनकी उच्च लागत से अधिक नहीं हो सकते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में, उदाहरण के लिए, सबसे अधिक प्रतिस्पर्धी ईंधन कोशिकाओं के साथ भी एक बिजली संयंत्र के निर्माण के लिए विशिष्ट पूंजीगत लागत लगभग $ 3500 / है। किलोवाट और यद्यपि सरकार इस तकनीक की मांग को प्रोत्साहित करने के लिए $ 1OO / kWh की सब्सिडी प्रदान करती है, ऐसी सुविधाओं के निर्माण की लागत काफी अधिक है। खासकर जब एक गैस टरबाइन के साथ एक मिनी-सीएचपी के निर्माण के लिए या एक मेगावाट पावर रेंज के आंतरिक दहन इंजन के साथ पूंजीगत लागत के साथ तुलना की जाती है, जो लगभग $ 500 / kW है।

हाल के वर्षों में, ईंधन संयंत्रों की लागत को कम करने में कुछ प्रगति हुई है। ऊपर उल्लिखित 0.2-1.0 मेगावाट की क्षमता वाले फॉस्फोरिक एसिड पर आधारित एफसी के साथ बिजली संयंत्रों के निर्माण की लागत $ 1,700 / kW है। जर्मनी में ऐसे प्रतिष्ठानों में प्रति वर्ष 6,000 घंटे का उपयोग करके ऊर्जा उत्पादन की लागत 7.5-10 सेंट / किलोवाट होने का अनुमान है। 200 kW की क्षमता वाली PC25 इकाई, जो ऊर्जा कंपनी Hessische EAG (Darmstadt) द्वारा संचालित है, में भी अच्छे आर्थिक संकेतक हैं: बिजली की लागत, मूल्यह्रास कटौती, ईंधन लागत और इकाई रखरखाव लागत सहित, कुल 15 सेंट / kWh . भूरे रंग के कोयले से ईंधन वाले टीपीपी के लिए एक ही संकेतक बिजली कंपनी में 5.6 सेंट / केडब्ल्यूएच, कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों के लिए 4.7 सेंट / केडब्ल्यूएच, संयुक्त चक्र बिजली संयंत्रों के लिए 4.7 सेंट / केडब्ल्यूएच, और डीजल बिजली संयंत्रों के लिए - 10.3 सेंट / किलोवाट घंटा

1997 से कोलोन में संचालित एक बड़े ईंधन सेल संयंत्र (N = 1564 kW) के निर्माण के लिए $ 1500-1750 / kW की राशि में विशिष्ट पूंजीगत लागत की आवश्यकता थी, लेकिन स्वयं ईंधन कोशिकाओं की लागत केवल $ 400 / kW थी .

उपरोक्त सभी से पता चलता है कि ईंधन सेल उद्योग के लिए और उपयोगिता क्षेत्र में स्वायत्त प्रतिष्ठानों के लिए एक आशाजनक प्रकार के ऊर्जा-उत्पादक उपकरण हैं। गैस के उपयोग की उच्च दक्षता और उत्कृष्ट पर्यावरणीय विशेषताएं यह विश्वास करने का कारण देती हैं कि सबसे महत्वपूर्ण कार्य को हल करने के बाद - लागत को कम करना - इस प्रकार के बिजली उपकरण स्वायत्त गर्मी और बिजली आपूर्ति प्रणालियों के बाजार में मांग में होंगे।

अनुभूति की पारिस्थितिकी विज्ञान और प्रौद्योगिकी: हाइड्रोजन ऊर्जा सबसे अधिक कुशल उद्योगों में से एक है, और ईंधन सेल इसे नवीन तकनीकों में सबसे आगे रखते हैं।

एक ईंधन सेल एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से हाइड्रोजन-समृद्ध ईंधन से कुशलतापूर्वक प्रत्यक्ष वर्तमान और गर्मी उत्पन्न करता है।

एक ईंधन सेल एक बैटरी के समान होता है जिसमें यह एक रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करता है। फिर से, एक बैटरी की तरह, एक ईंधन सेल में एक एनोड, एक कैथोड और एक इलेक्ट्रोलाइट शामिल होता है। हालांकि, बैटरी के विपरीत, ईंधन सेल विद्युत ऊर्जा को स्टोर नहीं कर सकते हैं, डिस्चार्ज नहीं करते हैं, और रिचार्ज करने के लिए बिजली की आवश्यकता नहीं होती है। ईंधन सेल लगातार बिजली पैदा कर सकते हैं जब तक उनके पास ईंधन और हवा की आपूर्ति होती है। एक कार्यशील ईंधन सेल का वर्णन करने के लिए सही शब्द एक सेल सिस्टम है, क्योंकि कुछ सहायक प्रणालियों को ठीक से काम करने की आवश्यकता होती है।

बिजली के अन्य जनरेटर के विपरीत, जैसे दहन इंजन या टर्बाइन जो गैस, कोयला, ईंधन तेल आदि पर चलते हैं, ईंधन सेल ईंधन नहीं जलाते हैं। इसका मतलब है कि कोई शोर उच्च दबाव रोटर नहीं, कोई तेज निकास शोर नहीं, कोई कंपन नहीं। ईंधन सेल एक मूक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से बिजली उत्पन्न करते हैं। ईंधन कोशिकाओं की एक अन्य विशेषता यह है कि वे ईंधन की रासायनिक ऊर्जा को सीधे बिजली, गर्मी और पानी में परिवर्तित करते हैं।

ईंधन सेल अत्यधिक कुशल होते हैं और बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और नाइट्रिक ऑक्साइड जैसी ग्रीनहाउस गैसों का उत्पादन नहीं करते हैं। ईंधन कोशिकाओं द्वारा उत्पादित एकमात्र उत्सर्जन भाप के रूप में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की एक छोटी मात्रा है, जो ईंधन के रूप में शुद्ध हाइड्रोजन का उपयोग करने पर बिल्कुल भी उत्सर्जित नहीं होता है। ईंधन कोशिकाओं को असेंबलियों में और फिर अलग-अलग कार्यात्मक मॉड्यूल में इकट्ठा किया जाता है।

ईंधन सेल कैसे काम करते हैं

ईंधन सेल इलेक्ट्रोलाइट, कैथोड और एनोड का उपयोग करके होने वाली विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया से बिजली और गर्मी उत्पन्न करते हैं।

एनोड और कैथोड को एक इलेक्ट्रोलाइट द्वारा अलग किया जाता है जो प्रोटॉन का संचालन करता है। हाइड्रोजन के एनोड में प्रवेश करने के बाद और ऑक्सीजन कैथोड में प्रवेश करने के बाद, एक रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू होती है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह, गर्मी और पानी उत्पन्न होता है। एनोड उत्प्रेरक पर, आणविक हाइड्रोजन अलग हो जाता है और इलेक्ट्रॉनों को खो देता है। हाइड्रोजन आयनों (प्रोटॉन) को इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से कैथोड तक ले जाया जाता है, जबकि इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से पारित किया जाता है और एक बाहरी विद्युत सर्किट के माध्यम से पारित किया जाता है, जिससे एक प्रत्यक्ष वर्तमान का निर्माण होता है जिसका उपयोग बिजली उपकरणों के लिए किया जा सकता है। कैथोड उत्प्रेरक पर, एक ऑक्सीजन अणु एक इलेक्ट्रॉन (जो बाहरी संचार से आपूर्ति की जाती है) और एक आने वाले प्रोटॉन के साथ जुड़ता है, और पानी बनाता है, जो एकमात्र प्रतिक्रिया उत्पाद है (वाष्प और / या तरल के रूप में)।

निम्नलिखित संबंधित प्रतिक्रिया है:

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H2 => 4H + + 4e-
कैथोड अभिक्रिया: O2 + 4H + + 4e- => 2H2O
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: 2H2 + O2 => 2H2O

ईंधन सेल प्रकार

विभिन्न प्रकार के आंतरिक दहन इंजनों के अस्तित्व के समान, विभिन्न प्रकार के ईंधन सेल होते हैं - उपयुक्त प्रकार के ईंधन सेल का चुनाव आवेदन पर निर्भर करता है।ईंधन कोशिकाओं को उच्च तापमान और निम्न तापमान में विभाजित किया जाता है। कम तापमान वाली ईंधन कोशिकाओं को ईंधन के रूप में अपेक्षाकृत शुद्ध हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है।

इसका अक्सर मतलब है कि प्राथमिक ईंधन (जैसे प्राकृतिक गैस) को शुद्ध हाइड्रोजन में बदलने के लिए ईंधन प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में अतिरिक्त ऊर्जा की खपत होती है और इसके लिए विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। उच्च तापमान ईंधन कोशिकाओं को इस अतिरिक्त प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं है क्योंकि वे ऊंचे तापमान पर ईंधन को "आंतरिक रूप से परिवर्तित" कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि हाइड्रोजन बुनियादी ढांचे में निवेश करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

पिघला हुआ कार्बोनेट (आरकेटीई) पर आधारित ईंधन सेल।

पिघला हुआ कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट ईंधन सेल उच्च तापमान ईंधन सेल हैं। उच्च परिचालन तापमान प्राकृतिक गैस को सीधे प्रोसेसर ईंधन और औद्योगिक प्रक्रियाओं और अन्य स्रोतों के लिए कम कैलोरी मान ईंधन गैस के बिना उपयोग करने की अनुमति देता है। इस प्रक्रिया को 1960 के दशक के मध्य में विकसित किया गया था। तब से, उत्पादन तकनीक, प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार हुआ है।

जब 650 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो लवण कार्बोनेट आयनों (CO32-) के लिए एक कंडक्टर बन जाते हैं। ये आयन कैथोड से एनोड तक जाते हैं, जहां वे हाइड्रोजन के साथ मिलकर पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और मुक्त इलेक्ट्रॉन बनाते हैं। इन इलेक्ट्रॉनों को एक बाहरी विद्युत सर्किट के माध्यम से कैथोड में वापस भेज दिया जाता है, जिससे विद्युत प्रवाह और गर्मी उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न होती है।

एनोड प्रतिक्रिया: CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e-
कैथोड अभिक्रिया: CO2 + 1/2O2 + 2e- => CO32-
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: H2 (g) + 1/2O2 (g) + CO2 (कैथोड) => H2O (g) + CO2 (एनोड)

इलेक्ट्रोलाइट में उच्च प्रतिक्रिया तापमान के भी फायदे हैं। इष्टतम परिचालन स्थितियों को प्राप्त करने के लिए उच्च तापमान के उपयोग में लंबा समय लगता है, और सिस्टम ऊर्जा खपत में परिवर्तन के लिए अधिक धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है। ये विशेषताएं निरंतर बिजली की स्थिति के तहत पिघला हुआ कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट के साथ ईंधन सेल प्रतिष्ठानों के उपयोग की अनुमति देती हैं। उच्च तापमान ईंधन सेल, "विषाक्तता", आदि को कार्बन मोनोऑक्साइड क्षति को रोकता है।

पिघला हुआ कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट ईंधन सेल बड़े स्थिर प्रतिष्ठानों में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं। 2.8 मेगावाट की उत्पादन विद्युत शक्ति वाले थर्मल पावर प्लांट औद्योगिक रूप से उत्पादित होते हैं। 100 मेगावाट तक की उत्पादन शक्ति वाले प्रतिष्ठान विकसित किए जा रहे हैं।

फॉस्फोरिक एसिड ईंधन सेल (FCTE)।

फॉस्फोरिक (ऑर्थोफॉस्फोरिक) एसिड ईंधन सेल व्यावसायिक उपयोग के लिए पहली ईंधन सेल थे। इस प्रक्रिया को 1960 के दशक के मध्य में विकसित किया गया था और 1970 के दशक से इसका परीक्षण किया गया है। तब से, स्थिरता, प्रदर्शन में वृद्धि हुई है और लागत कम हो गई है।

फॉस्फोरिक (ऑर्थोफॉस्फोरिक) एसिड पर आधारित ईंधन सेल 100% तक की एकाग्रता के साथ फॉस्फोरिक एसिड (H3PO4) पर आधारित इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करते हैं। फॉस्फोरिक एसिड की आयनिक चालकता कम तापमान पर कम होती है, यही वजह है कि इन ईंधन कोशिकाओं का उपयोग 150-220 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर किया जाता है।

इस प्रकार के ईंधन सेल में आवेश वाहक हाइड्रोजन (H+, प्रोटॉन) होता है। एक प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली (एमओपीटीई) के साथ ईंधन कोशिकाओं में एक समान प्रक्रिया होती है, जिसमें एनोड को आपूर्ति की गई हाइड्रोजन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में अलग हो जाती है। प्रोटॉन इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से यात्रा करते हैं और कैथोड पर हवा से ऑक्सीजन के साथ मिलकर पानी बनाते हैं। विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को बाहरी विद्युत परिपथ के माध्यम से प्रसारित किया जाता है। नीचे वे अभिक्रियाएँ हैं जो विद्युत धारा और ऊष्मा उत्पन्न करती हैं।

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H2 => 4H + + 4e-
कैथोड प्रतिक्रिया: O2 (g) + 4H + + 4e- => 2H2O
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: 2H2 + O2 => 2H2O

गर्मी और बिजली के संयुक्त उत्पादन में फॉस्फोरिक (ऑर्थोफॉस्फोरिक) एसिड पर आधारित ईंधन कोशिकाओं पर थर्मल पावर प्लांट का उच्च प्रदर्शन इस प्रकार के ईंधन कोशिकाओं के फायदों में से एक है। संयंत्र लगभग 1.5% की सांद्रता के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग करते हैं, जो ईंधन की पसंद का काफी विस्तार करता है। इसके अलावा, CO2 इलेक्ट्रोलाइट और ईंधन सेल के संचालन को प्रभावित नहीं करता है; इस प्रकार का सेल सुधारित प्राकृतिक ईंधन के साथ काम करता है। सरल डिजाइन, कम इलेक्ट्रोलाइट अस्थिरता और बढ़ी हुई स्थिरता भी इस प्रकार के ईंधन सेल के फायदे हैं।

400 kW तक की आउटपुट इलेक्ट्रिक पावर वाले थर्मल पावर प्लांट औद्योगिक रूप से उत्पादित होते हैं। तदनुसार 11 मेगावाट इकाइयों का परीक्षण किया गया है। 100 मेगावाट तक की उत्पादन शक्ति वाले प्रतिष्ठान विकसित किए जा रहे हैं।

झिल्ली-विनिमय प्रोटॉन ईंधन सेल (MOPTE)

वाहन शक्ति पैदा करने के लिए झिल्ली ईंधन कोशिकाओं को सबसे अच्छा प्रकार का ईंधन सेल माना जाता है, जो गैसोलीन और डीजल आंतरिक दहन इंजन को बदल सकता है। इन फ्यूल सेल्स का इस्तेमाल सबसे पहले नासा ने जेमिनी प्रोग्राम के लिए किया था। आज, 1W से 2 kW की क्षमता वाली MOPTE इकाइयाँ विकसित और प्रदर्शित की जा रही हैं।

ये ईंधन सेल इलेक्ट्रोलाइट के रूप में एक ठोस बहुलक झिल्ली (पतली प्लास्टिक फिल्म) का उपयोग करते हैं। जब पानी में भिगोया जाता है, तो यह बहुलक प्रोटॉन को गुजरने देता है लेकिन इलेक्ट्रॉनों का संचालन नहीं करता है।

ईंधन हाइड्रोजन है, और आवेश वाहक एक हाइड्रोजन आयन (प्रोटॉन) है। एनोड पर, एक हाइड्रोजन अणु हाइड्रोजन आयन (प्रोटॉन) और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित हो जाता है। हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोलाइट से कैथोड तक जाते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्कल के चारों ओर घूमते हैं और विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। ऑक्सीजन, जिसे हवा से लिया जाता है, कैथोड को खिलाया जाता है और इलेक्ट्रॉनों और हाइड्रोजन आयनों के साथ मिलकर पानी बनाता है। इलेक्ट्रोड पर निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं होती हैं:

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e-
कैथोड अभिक्रिया: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH-
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: 2H2 + O2 => 2H2O

अन्य प्रकार के ईंधन सेल की तुलना में, प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्यूल सेल किसी दिए गए आयतन या ईंधन सेल के वजन के लिए अधिक ऊर्जा का उत्पादन करते हैं। यह सुविधा उन्हें कॉम्पैक्ट और हल्का होने की अनुमति देती है। इसके अलावा, ऑपरेटिंग तापमान 100 डिग्री सेल्सियस से कम है, जो त्वरित स्टार्ट-अप की अनुमति देता है। ये विशेषताएं, साथ ही ऊर्जा उत्पादन को जल्दी से बदलने की क्षमता, कुछ ऐसी विशेषताएं हैं जो इन ईंधन कोशिकाओं को वाहन उपयोग के लिए एक प्रमुख उम्मीदवार बनाती हैं।

एक अन्य लाभ यह है कि इलेक्ट्रोलाइट एक ठोस पदार्थ है, न कि तरल पदार्थ। एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट के साथ कैथोड और एनोड पर गैसों को रखना आसान होता है, और इसलिए ऐसे ईंधन सेल निर्माण के लिए सस्ते होते हैं। अन्य इलेक्ट्रोलाइट्स की तुलना में, ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करते समय, अभिविन्यास जैसी कोई कठिनाई नहीं होती है, जंग की घटना के कारण कम समस्याएं होती हैं, जिससे सेल और उसके घटकों का लंबा जीवन होता है।

सॉलिड ऑक्साइड फ्यूल सेल (SOFC)

सॉलिड ऑक्साइड ईंधन सेल उच्चतम ऑपरेटिंग तापमान वाले ईंधन सेल हैं। ऑपरेटिंग तापमान 600 डिग्री सेल्सियस से 1000 डिग्री सेल्सियस तक भिन्न हो सकता है, जो विशेष पूर्व-उपचार के बिना विभिन्न प्रकार के ईंधन का उपयोग करने की अनुमति देता है। इन उच्च तापमानों को संभालने के लिए, उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रोलाइट एक पतली, सिरेमिक-आधारित ठोस धातु ऑक्साइड है, जो अक्सर येट्रियम और ज़िरकोनियम का एक मिश्र धातु है, जो ऑक्सीजन (O2-) आयनों का संवाहक है। ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करने की तकनीक 1950 के दशक के उत्तरार्ध से विकसित हो रही है। और इसके दो विन्यास हैं: तलीय और ट्यूबलर।

ठोस इलेक्ट्रोलाइट एक इलेक्ट्रोड से दूसरे इलेक्ट्रोड में गैस का एक भली भांति बंद करके सील संक्रमण प्रदान करता है, जबकि तरल इलेक्ट्रोलाइट्स एक झरझरा सब्सट्रेट में स्थित होते हैं। इस प्रकार के ईंधन सेल में आवेश वाहक एक ऑक्सीजन आयन (O2-) है। कैथोड पर, हवा से ऑक्सीजन के अणु एक ऑक्सीजन आयन और चार इलेक्ट्रॉनों में अलग हो जाते हैं। ऑक्सीजन आयन इलेक्ट्रोलाइट से गुजरते हैं और हाइड्रोजन के साथ मिलकर चार मुक्त इलेक्ट्रॉन बनाते हैं। इलेक्ट्रॉनों को एक बाहरी विद्युत परिपथ के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है, जिससे विद्युत प्रवाह और अपशिष्ट ऊष्मा उत्पन्न होती है।

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H2 + 2O2- => 2H2O + 4e-
कैथोड अभिक्रिया: O2 + 4e- => 2O2-
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: 2H2 + O2 => 2H2O

उत्पन्न विद्युत ऊर्जा की दक्षता सभी ईंधन कोशिकाओं में सबसे अधिक है - लगभग 60%। इसके अलावा, उच्च परिचालन तापमान संयुक्त गर्मी और बिजली उत्पादन को उच्च दबाव भाप उत्पन्न करने में सक्षम बनाता है। उच्च तापमान वाले ईंधन सेल को टरबाइन के साथ मिलाने से विद्युत ऊर्जा उत्पादन की दक्षता को 70% तक बढ़ाने के लिए एक हाइब्रिड ईंधन सेल बनाना संभव हो जाता है।

डायरेक्ट मेथनॉल ऑक्सीडेशन फ्यूल सेल (POMTE)

प्रत्यक्ष मेथनॉल ऑक्सीकरण के साथ ईंधन कोशिकाओं का डिजाइन एक प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली (एमओपीटीई) के साथ ईंधन कोशिकाओं के समान है, अर्थात। एक बहुलक का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जाता है, और एक हाइड्रोजन आयन (प्रोटॉन) का उपयोग चार्ज वाहक के रूप में किया जाता है। हालांकि, तरल मेथनॉल (CH3OH) सीओ 2, हाइड्रोजन आयनों और इलेक्ट्रॉनों की रिहाई के साथ एनोड पर पानी की उपस्थिति में ऑक्सीकरण करता है, जो बाहरी विद्युत सर्किट के माध्यम से प्रसारित होते हैं, जिससे विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोलाइट से होकर गुजरते हैं और हवा से ऑक्सीजन और बाहरी सर्किट से इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रतिक्रिया करके एनोड पर पानी बनाते हैं।

एनोड पर प्रतिक्रिया: CH3OH + H2O => CO2 + 6H + + 6e-
कैथोड अभिक्रिया: 3/2O2 + 6H + + 6e- => 3H2O
तत्व की सामान्य प्रतिक्रिया: CH3OH + 3 / 2O2 => CO2 + 2H2O

इन ईंधन कोशिकाओं का विकास 1990 के दशक की शुरुआत में शुरू हुआ था। बेहतर उत्प्रेरक और अन्य हालिया नवाचारों के विकास के साथ, बिजली घनत्व और दक्षता को 40% तक बढ़ा दिया गया है।

इन तत्वों का परीक्षण 50-120 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में किया गया था। उनके कम ऑपरेटिंग तापमान और कनवर्टर की कोई आवश्यकता नहीं होने के कारण, प्रत्यक्ष मेथनॉल ईंधन सेल मोबाइल फोन और अन्य उपभोक्ता वस्तुओं और ऑटोमोटिव इंजन दोनों में अनुप्रयोगों के लिए सबसे अच्छे उम्मीदवार हैं। इस प्रकार के ईंधन सेल का लाभ तरल ईंधन के उपयोग और कनवर्टर की आवश्यकता के अभाव के कारण इसका छोटा आकार है।

क्षारीय ईंधन सेल (SHFC)

क्षारीय ईंधन सेल (ALFC) 1960 के दशक के मध्य से उपयोग की जाने वाली सबसे अधिक अध्ययन की जाने वाली तकनीकों में से एक हैं। नासा द्वारा अपोलो और स्पेस शटल कार्यक्रमों में। इन अंतरिक्ष यान में ईंधन सेल बिजली और पीने के पानी का उत्पादन करते हैं। क्षारीय ईंधन सेल बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे कुशल तत्वों में से एक हैं, जिसमें बिजली उत्पादन क्षमता 70% तक पहुंच जाती है।

क्षारीय ईंधन कोशिकाएं एक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करती हैं, जो कि एक झरझरा स्थिर मैट्रिक्स में निहित पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड का एक जलीय घोल है। पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड की सांद्रता ईंधन सेल के ऑपरेटिंग तापमान के आधार पर भिन्न हो सकती है, जो 65 ° C से 220 ° C तक होती है। SHFC में आवेश वाहक एक हाइड्रॉक्सिल आयन (OH-) है, जो कैथोड से एनोड तक जाता है, जहाँ यह हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, पानी और इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करता है। एनोड पर उत्पन्न पानी कैथोड में वापस चला जाता है, फिर से वहां हाइड्रॉक्सिल आयन उत्पन्न करता है। ईंधन सेल में प्रतिक्रियाओं की यह श्रृंखला बिजली पैदा करती है और, उप-उत्पाद के रूप में, गर्मी:

एनोड पर प्रतिक्रिया: 2H2 + 4OH- => 4H2O + 4e-
कैथोड अभिक्रिया: O2 + 2H2O + 4e- => 4OH-
सामान्य प्रणाली प्रतिक्रिया: 2H2 + O2 => 2H2O

SHFCs का लाभ यह है कि ये ईंधन सेल उत्पादन में सबसे सस्ते हैं, क्योंकि इलेक्ट्रोड पर जिस उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है, वह कोई भी पदार्थ हो सकता है जो अन्य ईंधन कोशिकाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाने वाले पदार्थों की तुलना में सस्ता होता है। इसके अलावा, एससीएफसी अपेक्षाकृत कम तापमान पर काम करते हैं और सबसे कुशल ईंधन कोशिकाओं में से एक हैं - इस तरह की विशेषताएं तदनुसार बिजली उत्पादन और उच्च ईंधन दक्षता के त्वरण में योगदान कर सकती हैं।

एसएचएफसी की विशिष्ट विशेषताओं में से एक CO2 के प्रति इसकी उच्च संवेदनशीलता है, जिसे ईंधन या वायु में समाहित किया जा सकता है। CO2 इलेक्ट्रोलाइट के साथ प्रतिक्रिया करता है, इसे जल्दी से जहर देता है, और ईंधन सेल की दक्षता को बहुत कम कर देता है। इसलिए, SHTE का उपयोग अंतरिक्ष और पानी के नीचे के वाहनों जैसे बंद स्थानों तक सीमित है, उन्हें शुद्ध हाइड्रोजन और ऑक्सीजन पर काम करना चाहिए। इसके अलावा, CO, H2O और CH4 जैसे अणु, जो अन्य ईंधन कोशिकाओं के लिए सुरक्षित हैं, और उनमें से कुछ के लिए ईंधन भी, SHFC के लिए हानिकारक हैं।

पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट ईंधन सेल (पीईटीई)

बहुलक इलेक्ट्रोलाइट ईंधन कोशिकाओं के मामले में, बहुलक झिल्ली में जल क्षेत्रों के साथ बहुलक फाइबर होते हैं जिसमें जल आयनों की चालकता मौजूद होती है। H2O + (प्रोटॉन, लाल) पानी के अणु से जुड़ा होता है। पानी के अणु अपने धीमे आयन विनिमय के कारण एक समस्या उत्पन्न करते हैं। इसलिए, ईंधन और आउटलेट इलेक्ट्रोड दोनों में पानी की उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है, जो ऑपरेटिंग तापमान को 100 डिग्री सेल्सियस तक सीमित करता है।

सॉलिड एसिड फ्यूल सेल (TKTE)

आमतौर पर, एक ठोस एसिड ईंधन सेल एक सैंडविच होता है जिसमें एक ठोस एसिड यौगिक की एक बहुत पतली परत दो कसकर संपीड़ित इलेक्ट्रोड के बीच अच्छी संपर्क सुनिश्चित करने के लिए सैंडविच होती है। गर्म होने पर, कार्बनिक घटक वाष्पित हो जाते हैं, इलेक्ट्रोड में छिद्रों के माध्यम से बाहर निकलते हैं, ईंधन (या कोशिकाओं के दूसरे छोर पर ऑक्सीजन), इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड के बीच कई संपर्कों की क्षमता को बनाए रखते हैं।

ईंधन सेल प्रकार	वर्किंग टेम्परेचर	बिजली उत्पादन दक्षता	ईंधन प्रकार	आवेदन क्षेत्र
आरकेटीई	550-700 डिग्री सेल्सियस	50-70%		मध्यम और बड़े प्रतिष्ठान
एफकेटीई	100-220 डिग्री सेल्सियस	35-40%	शुद्ध हाइड्रोजन	बड़े प्रतिष्ठान
मोप्टे	30-100 डिग्री सेल्सियस	35-50%	शुद्ध हाइड्रोजन	छोटे प्रतिष्ठान
SOFC	450-1000 डिग्री सेल्सियस	45-70%	अधिकांश हाइड्रोकार्बन ईंधन	छोटे, मध्यम और बड़े प्रतिष्ठान
Ponte	20-90 डिग्री सेल्सियस	20-30%	मेथनॉल	पोर्टेबल इंस्टॉलेशन
एसएचटीई	50-200 डिग्री सेल्सियस	40-65%	शुद्ध हाइड्रोजन	अंतरिक्ष की खोज
पीट	30-100 डिग्री सेल्सियस	35-50%	शुद्ध हाइड्रोजन	छोटे प्रतिष्ठान

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