Prednosti gorivnih celic so ogromne; vendar se bomo v tej objavi poglobili v nekatere pomanjkljivosti gorivnih celic, ki jih moramo upoštevati tudi pri porabi energije.
Ljudje in države po vsem svetu postajajo vse bolj zaskrbljeni, saj podnebni izzivi postajajo vse močnejši. Vlade po vsem svetu preučujejo več okolju prijazni in dolgoročni viri električne energije in energije.
Povečana uporaba obnovljivih tehnologij, kot so električni avtomobili, je dobra ilustracija vsega tega. Tehnologija gorivnih celic je še ena inovacija, ki postaja vse bolj priljubljena po vsem svetu.
A gorivna celica je naprava, ki z uporabo goriva proizvaja električno in toplotno energijo. Gorivne celice so elektrokemične celice, ki pretvorijo kemično energijo goriva (običajno vodika) in oksidanta (običajno kisika) v električno energijo z uporabo para redoks reakcij.
Od večine baterij se razlikujejo po tem, da za vzdrževanje kemične reakcije potrebujejo stalen vir goriva in kisika (običajno iz zraka).
V nasprotju z baterijami gorivne celice niso hranilniki energije, temveč pretvorniki energije.
Navzven se gorivne celice skoraj ne razlikujejo od motorjev z notranjim izgorevanjem. Za razliko od motorja z notranjim zgorevanjem gorivo v gorivni celici ne zgoreva, temveč se s kemično reakcijo pretvori v elektriko in toploto.
Dandanes se gorivne celice uporabljajo predvsem za napajanje. Ena od prednosti je njihovo brezemisijsko delovanje, ki služi kot okolju prijazna alternativa motorjem z notranjim zgorevanjem. Druga prednost je, da se lahko proizvedena odpadna toplota zlahka uporabi za ogrevanje.
Gorivne celice se lahko učinkovito uporabljajo tudi v mobilnosti. Po eni strani zagotavljajo visoko energijsko gostoto, po drugi strani pa omogočajo hitro polnjenje rezervoarja za gorivo.
V sektorju gospodarskih vozil so gorivne celice bistveni sestavni del prihodnje mobilnosti, ne kot alternativa, temveč v kombinaciji z baterijami. V aplikacijah, kjer so potrebne velike količine energije in je prostor zelo pomemben, se samo baterije soočajo s tehničnimi omejitvami.
Teža je velika, prav tako zahteva po prostoru. Za komercialne namene in težka vozila to postavlja pod vprašaj vsakodnevno primernost neposredne elektrifikacije prek baterij.
Gorivna celica je zasnovana tako, da je vsaka gorivna celica sestavljena iz 2 elektrod (anode in katode), ločenih z elektrolitom. Elektrode so prevodne za elektrone, medtem ko je elektrolit prepusten le za določeno vrsto ionov (električno nabiti atomi).
Gorivne celice lahko neprekinjeno proizvajajo elektriko, dokler sta zagotovljena gorivo in kisik. Kot vsak vir energije imajo tudi gorivne celice svoje prednosti in slabosti. Vendar pa bomo v tem članku podrobno predstavili slabosti gorivnih celic, ki jih boste morali upoštevati pri uporabi gorivnih celic.
Kazalo
9 Slabosti gorivnih celic
Razprave o prednostih in slabostih gorivnih celic se nadaljujejo, vendar so kljub trenutnim omejitvam gorivne celice v veliki meri še vedno okolju prijazna alternativa fosilnim gorivom in jih je mogoče uporabiti za zagotavljanje prožne energije in pogona z visoko gostoto za širok razpon. industrijskih obratov in načinov prevoza.
Vendar pa obstajajo nekatere omejitve glede goriva, ki jih moramo upoštevati.
Zato so spodaj navedene in obravnavane nekatere pomanjkljivosti, slabosti in izzivi gorivnih celic.
- Odstranjevanje vodika
- Naložba za razvoj
- Zbiranje vodika
- Zelo lahko vnetljivo
- Stroški surovin
- Skupni izdatki
- Fundacija
- Regulativna vprašanja
- Težave pri upravljanju
1. Odstranitev vodika
Kljub temu, da je vodik najpogostejši element v vesolju, sam po sebi ne obstaja; zbrati ga je treba iz tekočine z elektrolizo ali ločiti od ogljikovih fosilnih goriv.
Vsaka od teh metod nujno zahteva znatno količino energije za izvedbo. Ta energija je lahko večja od tiste, pridobljene iz samega vodika, pa tudi pretirana.
Poleg tega ta odstranitev običajno zahteva uporabo fosilnih goriv, kar spodkopava okoljsko učinkovitost vodika zaradi očitnega pomanjkanja zajemanja in shranjevanja ogljika.
2. Naložba za razvoj
Vodikove gorivne celice potrebujejo financiranje, da se razvijejo do te mere, da postanejo resnično uspešen vir energije. To bo zahtevalo tudi politično voljo za porabo denarja in časa za razvoj za izboljšanje in razvoj tehnologije.
Toda svetovni izziv ali ovira pri razvoju trajnostne in razširjene vodikove energije je, kako najbolje zgraditi dobavno in povpraševalno verigo na stroškovno najučinkovitejši način in količinski sistem.
3. Zbiranje vodika
Prevoz in skladiščenje vodika je veliko težji od transporta in skladiščenja zemeljski plin in premog.
Posledično so pri uporabi gorivnih celic kot vira energije povezani dodatni stroški.
4. Zelo lahko vnetljivo
Vodik je lahko vnetljiv vir goriva, ki zahteva visoko stopnjo varnosti.
Vodikov plin se v atmosferi vname v koncentracijah od 4 do 75 odstotkov, vodikov plin se v atmosferi vname.
5. Stroški surovin
Surovine, kot sta iridij in platina, so običajno potrebne kot katalizatorji v gorivnih celicah in nekaterih vrstah vodnih elektrolizatorjev, kar kaže, da so lahko začetni stroški gorivnih celic in vodne elektrolize pretirani.
Ta visoka cena nekaterim posameznikom preprečuje vlaganje v tehnologijo gorivnih celic. Takšne stroške je treba zmanjšati, da bi gorivne celice postale uspešen vir goriva za vse.
Da bi torej gorivne celice postale izvedljiv in izvedljiv vir energije za vse, je treba te cene znižati.
6. Skupni izdatki
V primerjavi z drugimi viri energije, vključno z sončna energijagorivne celice trenutno stanejo več na enoto energije. Vendar pa lahko z razvojem tehnologije pride do zamenjave; ta strošek je omejitev za splošno uporabo vodika, čeprav je bolj učinkovit, ko je ustvarjen, čeprav je bolj učinkovit, ko je ustvarjen.
Ti izdatki vplivajo na prihodnje cene, na primer pri cenah vozil s pogonom na vodik, kar trenutno povzroča težave pri splošnem sprejemanju.
7. Temelj
Ker se fosilna goriva uporabljajo že desetletja, okvir za ta vir energije že obstaja. Široko sprejetje tehnologije gorivnih celic za uporabo v avtomobilski industriji bo zahtevalo novo infrastrukturo za oskrbo z energijo.
Vendar pa se lahko za aplikacije na dolge razdalje, kot so dostavna vozila in težka tovorna vozila, uporabi dolivanje goriva od začetka do konca.
8. Regulativna vprašanja
Obstajajo tudi regulativne težave v zvezi z okvirom, ki predstavlja komercialne modele uvajanja.
Brez jasnih regulativnih okvirov, ki bi komercialnim projektom omogočili razumevanje njihove stroškovne in prihodkovne osnove, lahko komercialni projekti težko dosežejo odločitev o finančni naložbi (FID).
9. Težave pri upravljanju
Obstajajo dodatne omejitve, ki jih nalagajo regulativna vprašanja, povezana z njegovim delovanjem, ki odražajo scenarije industrijske uporabe.
Komercialni podvigi si lahko prizadevajo ohraniti gospodarsko naložbeno strategijo, če ni posebnih pravnih struktur, ki bi jim omogočile doseganje ciljev stroškov in koristi.
zaključek
Ti izzivi gorivnih celic potrjujejo dejstvo, da moramo še naprej delati na področju uporabe gorivnih celic, da bi uresničili celoten potencial gorivnih celic kot ključnega dejavnika za prihodnji dekarboniziran energetski sistem in temeljne rešitve za naše globalne energetske potrebe, saj kot pomoč pri zaščiti in ohranjanju okolja.
Priporočila
- Avtomobili na vodik v Indiji – špekulacije, resnica in načrti
. - 7 Okoljski vplivi litij-ionskih baterij v električnih vozilih
. - 24 Prednosti in slabosti vodikovega goriva
. - Cilji taljenja čiste energije: vloga posebnih kemikalij
. - 8 tehnologij, ki spodbujajo oblikovanje zelenih mest za pametna mesta in trajnostno prihodnost
Ahamefula Ascension je svetovalec za nepremičnine, analitik podatkov in pisec vsebin. Je ustanovitelj Hope Ablaze Foundation in diplomant okoljskega managementa na eni izmed prestižnih fakultet v državi. Obseden je z branjem, raziskovanjem in pisanjem.