Химическая электростанция

Химическая энергия - это потенциал вещества преобразовываться в процессе химической реакции или же преобразовывать другие вещества. Изменения в химических связях сопровождается либо выделением либо поглощением энергии. Химическая энергия связана с электрической. В химическом источнике тока энергия химических реакций непосредственно преобразуется в ток, т. е. генератор электроэнергии сразу превращает энергию химического вещества в электрическую, минуя многие загрязняющие процессы преобразования - в этом и заключается главное преимущество химической электростанции в сравнении например со станцией где сжигают топливо. Химические электростанции относятся к пока ещё внедряемым альтернативным источникам энергии.

Электрохимическая станция на основе топливных элементов. В широкий обиход электричество стало входить к началу 90-х г. IX в., но трудности были в его передаче на большие расстояния. В эти времена уже был известен «топливный» элемент, который вырабатывает электроэнергию при окислении воздушным кислородом обыкновенного угля. Первая химическая электростанция появилась в одном из правительственных учреждений Парижа, так как ему требовалось электроснабжение.

Станция имела огромные батареи гальванических элементов с угольно-цинковыми электродами, взаимодействующих с хромовой кислотой. Их мощность могла достигать 70 киловатт. Каждый день менялись цинковые стержни и подливалась кислота. Негативное воздействие выделяемого водорода ослаблялось постоянным продуванием воздуха через электролит.

Энергоустановки с топливными элементами теперь стали мощнее и используются шире. В основном они работают на основе элементов на базе расплавленных карбонатов, фосфорной кислоты, твёрдых оксидов и используются как автономные, резервные и аварийные электро- и теплоисточники снабжения жилых, общественных и промышленных зданий. В России образцы электростанций на топливных элементах разрабатывались Газпромом и федеральными ядерными центрами РФ.

Водородные топливные элементы не имеют строгих ограничений на коэффициент полезного действия в отличие от тепловых машин (КПД - полезность использованной энергии относительно суммарному количеству энергии, полученному системой).

У водородных топливных элементов максимум КПД: 60-80%, к тому же КПД почти не зависит от коэффициента загрузки. Прямое преобразования энергии топлива в электроэнергию и объясняет высокий КПД, что выгодно отличает топливные элементы от обычных генераторных установок с вращающимся электрогенератором, максимум КПД которых 53%.

В 2009 учёными Санкт-Петербургского научного центра предложена автономная алюмоводородная энерготеплоустановка. Вариант получается дешевле обычных тепловой, атомной, ветряной и солнечной электростанций. В реактор помещают алюминиевый порошок, заливают его щелочным раствором или водой. Алюминий окисляется при нагреве и давлении и становится гидроксидом или оксид-гидроксидом алюминия. Из молекул воды вытесняется водород и отводится из реактора в топливный элемент, где вступает с реакцией с кислородом. Горячие продукты реакции и пар могут быть направлены на отопление или выработку электричества в газопаровой турбине. Алюминий выбран по причине своей энергоёмкости, безопасности, дешевизне и лёгкой доставки.

Химические солнечные электростанции. Бывает что для аккумулирования энергии солнца тоже применяют химические способы.

Одна из разновидностей фотоэлектрохимического способа – фотоэлектролиз - позволяет преобразовать световую энергию напрямую в химическую энергию продуктов фотоэлектрохимической реакции, а также решить вопрос её запасания, ведь мощность солнечного облучения зависит от времени суток и погоды.

 

Страница обновлена: 05.02.2018