Сайт малая энергетика Розин М.Н. Будяк Д.В.


Главная

Пара слов об авторе

Что такое киловатт-час?

Потребление энергии в частном доме

Правда жизни: без топлива - никак

Возможен ли вечный двигатель?

Как искать патенты

Энергия ветра

Самодельный генератор на постоянных магнитах

Самодельный ветряк с лопастями из шпона

Статья о древесных гранулах и сравнении их с другими видами топлива

Самодельная ветроустановка с вертикальной осью вращения

Самодельный трех лопастный ветряк с автомобильным генератором переделанным на постоянные магниты

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы с самодельным генератором

Самодельный тихоходный ветряк

Схема электрическая тихоходного ветряка

Самодельный ветряк с самодельным генератором

Ветряк в сельском доме - опыт и раздумья

Книги, архивы метеоданных

Наш ветряк с задней ступицей от ВАЗ-2109, доклад, авг 2012, pdf

Наш ветряк - доклад, фотографии и смета (zip)

Возобновляемая энергетика на Родосе

Теория идеального ветряка или в чем ошибка Владимира Сидорова

Знак вопроса

Перевод инструкции к программе Profili

Быть или не быть?

Ветрогирлянды

Что такое число Рейнольдса?

Теория паруса

Теория идеального ветряка

Расчет лопастей ветряка

Старинный ветряк, сохранившийся в курском областном музее.

Вопросы по расчету лопастей

Расчет минимального ветра, необходимого для страгивания ветряка

Концентраторы ветрового потока

Ветровая энергия для дома

Оптимальный угол атаки в ветряке

Винт-турбина

Поляры плоской пластины и желобков, а также GOE417A

Как изготовить деревянные лопасти для ветряка

Программа для трансформации профилей

Идеальный коэффициент использования энергии ветра.

Г. X . САБИНИН ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНОГО ВЕТРЯКА

Программа для расчета потерь напора

Парашютный ветряк

Энергия воды

Энергия равнинных рек - что ждать?

Самодельная мини гидроэлектростанция Кимкетовых

Принцип работы гидротарана и расчетные формулы.

Статья из довоенной технической энциклопедии про гидротаран.

Самодельная микро ГЭС. Часть 1. Напорная установка

Теория и расчет напорной микро ГЭС

Теория и расчет пропеллерной проточной микро ГЭС

Турбина Пельтона. Физика работы и основные формулы.

Энергия Солнца

Несколько слов об энергии Солнца

Возобновляемая энергетика на Родосе

Электрооборудование

Сложности при изучении магнетизма.

Как измерить характеристики неизвестного магнита?

Расчет магнитного поля в железе генератора.

Расчет бандажа для постоянных магнитов

Электрогенераторы ВИНДЭК для ветряков и микро ГЭС

Электрические характеристики велосипедного генератора

Электрические характеристики генератора Г303В

Определение внутреннего сопротивлениия генератора

Устройство автомобильных генераторов

Книги и ссылки

Авторское право

Карта сайта

__________

 


>>Самодельные топливные элементы

Обзор некотоых публикаций по DCFC

Оригинальные тексты на английском языке можно найти вот тут

Текст "Electrochemistry of Direct Carbon Fuel Cell Based on Metal Hydroxide Electrolyte, Dr. Strahinja Zecevic, Dr. Edward M.Patton, Dr Parviz Parhami".

Преимуществами расплавов гидроксидов щелочных металлов является:
- их более высокая электропроводность (при 450С - примерно в 1,5 раза выше, чем у карбонатов при 650С).
- большая электрохимическая активность угля
- более низкие температуры
- более дешевые материалы (низкоуглеродистые стали вместо Inconel, Hastelloy и т.п.)
- большая эффективность (при низких температурах уголь окисляется до CO2, а не до CO)

Недостатки гидроксидов:
- превращение в карбонаты по реакции 2OH-+CO2=CO32-+H2O

Их можно преодолеть, добавлением чего-то из H2O (пар), SiO2, MgO, Sb2O3, Na2S2O8, Na2P2O7 (примечание: вполне возможно, и CaO подойдет)

Далее. Подана заявка на патент, чтобы корпус одновременно служил и катодом. (можно попробовать найти эту заявку, если она выложена в патентных базах данных)

Текст "Design, Efficiency and Materials for Carbon/Air Fuel Cells, Direct Carbon Fuell Cell Workshop, NETL, Pittsburhg PA, by John F. Cooper"

Пишут о том, что по термодинамическим соображениям, окисление угля при высоких температурах может быть с большим КПД (до 80%), чем окисление водорода (45%) и метана (57%).

Далее речь идет о трудностях. Вот они:

- непонятно, как доставлять топливо. Есть два вида топлива - твердое и в виде пасты. Твердое нужно вставлять по мере износа, а пастообразное подается пневматикой или гидравликой.

- в режиме простоя нужно установить защитную поляризацию около 20мВ, чтобы не ржавело. Почему-то из этого следует, что электроды должны быть тонкими пастами или изолированными брусками.

- сера выделяется в виде токсичных COS или COS2 (Примечание: а в древесном угле серы нет вообще. Так что, даже если эта технология окажется нежизнеспособной для сжигания каменного угля, она может быть использована в возобновляемой энергетике).

- spalling corrosion (видимо, коррозия от нагревания) ограничивает выбор металлов для токоотводов. Выход: графитизировать ячейки снаружи и анодировать токосборники.

- чем меньше золы, тем дороже уголь (Примечание: а вот зола древесного угля состоит практически из того же, из чего и электролит. По данным, которые я нашел, она состоит из калия, кальция и фосфора. Видимо, Боги специально так предусмотрели. Слава Роду-Творцу!).

Текст "Carbon-air fuel cell Fuelled by Solid Fuel, Alton Parrish, Editor, Fuel Cell Technology News"

Прежде всего, текст замечателен тем, что там утверждается, что SARA сумели достичь настолько стабильного электролита, что его состав при работе не меняется в течение 10000 часов и более. Далее, дается оценка размера постоянно действующей батарейки, способной выдавать в течение 24 часов мощность в 1 кВт - 1-2 кубических фута (фут - это 30,48см).

Расширен круг поиска состава электролита - указаны также гидроксиды кальция, алюминия, цезия, рубидия, стронция.

Фактически достигнутые SARA результаты - ячейка, дающая силу тока в 5 ампер в течение 4 часов, с напряжением разомкнутой цепи в 0,715 вольт, КПД - 56% (не считая затрат на подогрев). В качестве материалов катода названы "ultra-low carbon steel" и "300 series stainless steels". В качестве материала изоляторов названы электротехнический фарфор (electronic porcelain), оксиды алюминия и магния. Также оксиды алюминия и магния могут использоваться для матриц, содержащих электролит (примечание: согласно патенту Жако, никаких матриц быть не должно. Все должно булькать).

"При таких низких температурах для изготовления катода могут быть использованы дешевые никель и железо. Добавляя небольшие количества титана в никелевые или железные катоды методами порошковой металлургии, внедрения ионов (ion implantation) или другими технолгиями, или малых количеств лития, нанося тонкий слой литиевых солей и окисляя их на воздухе, можно получить на поверхности слой вырожденного полупроводника со стабильной электропроводностью и улучшенным сопротивлением коррозии

Недавние изследования показали, что добавляя в уголь небольшие количества щелочных металлов (это называется "intercalation"), можно повысить электропроводность угля на порядок". При понижении температуры до 400С, можно использовать медь для анодной корзины (anode cage), благодаря чему уголь может быть помещен в корзину и погружен в электролит. Новая форма углерода - аэрогель (carbon aerogel), имеет очень большую поверхность, в сотни раз превышающую предыдущие сорта угля с большой поверхностью, и это может позволить более высокие плотности анодного тока.

Ещё один текст

http://biopact.com/2008/02/closer-look-at-direct-carbon-fuel-cells.html

Переводить документ целиком не буду, пройдусь по верхам. Для электролитов в экспериментальных DCFC сейчас используются те же электролиты, что и в обычных средне- и высокотемпературных топливных элементах. Т.е., карбонаты щелочных металлов, керамики на основе ZrO2 с примесями Y. Также используют гидроксиды щелочных металлов (как Жако). КПД достигает 80% (хотя мне кажется, это только теоретический предел, который никогда не достигается), мощность - до 1кВт/кв*м поверхности, плотность энергии в случае одноразовых батарей - 1-2кВт*ч/кг. Планируемая стоимость - порядка 1000 долларов за киловатт.

Основные разработки DCFC в США (не дана информация о первых разработках SARA, дублирующих опыты Жако. Для сравнения я добавил элемент Жако.

Разработчик Jacques, 1896 Contained Energy/LLNL SRI SARA CellTech Power Direct Carbon Techonlogies Akron University University of Hawaii
Топливо очищенный от влаги и летучих газов уголь Очищенный от золы и влаги каменный уголь Каменный уголь Очищенный от влаги уголь Уголь или горючие газы Каменный уголь или синтетический углерод Каменный уголь Уголь растительного происхождения
Анод спечённый угольный стержень Твёрдые частицы топлива, плавающие в расплаве карбонатов Твёрдые частицы топлива, плавающие в потоке карбонатов Металлическая корзина, содержащая частицы угля, затопленные в ванне из расплава карбоната Расплав Sn/SnO2 Платина Никель или медь Прессованный уголь
Электролит расплав NaOH или KOH Расплав карбонатов щелочн. металлов ZrO2 с Иттрием (керамика) матрица сделана из никеля с примесью титана ZrO2 с Y ZrO2 с Y ZrO2 с Y Раствор KOH
Катод железо с низким содержанием C NiO с добавкой Li манганат лантана с добавкой стронция или другой из катодов для эл-тов с твёрдым эл-том металлический сосуд с расплавом гидроксидов щелочных металлов манганат лантана с добавкой стронция манганат лантана с добавкой стронция или другой из катодов для эл-тов с твёрдым эл-том манганат лантана с добавкой стронция серебро
Состояние разработок батареи мощностью до 1.5 кВт Собирают батарею из 5 эл-тов общей мощностью 100 ватт модуль с 6 катодными трубками в расплавленном карбонате одна двухкамерная ячейка с вышеописанными (разными) электролитами концепция использования угля один трубчатый элемент с кипящим слоем угля один таблетированный анод в трубке один элемент
Удельная мощность, мВт/см2 до 90 140-200 300 не указано (по другим документам - 50-60) 80 140 50-150 6.3
время жизни элемента ? батарея периодически работала несколько месяцев 7 дней 1200 часов 500 часов на природном газе - 2000 часов, время работы на угле не указано до 20 часов несколько часов, потом нужно счистить золу и работает дальше не указано
темпрература,С 400-500 не указан (по другим данным, 700-800) 800-950 не указано (по другим док-там - 450-600) не указано 900 750-850 220

В общем-то, эта таблица показывает, что Жако реально делал дело, а все современные разработчики, в основном, осваивают бюджеты... Хотя сложно отрицать, что некоторый прогресс в этом деле есть. Но что-то слишком уж мало наука продвинулась в эту сторону за послдение 102 года... Собственно, для меня весь пафос этого проекта как раз и сводится к доказательству ненаучности современной науки - направления её развития определяются, исходя из каких-то неведомых обществу интересов субъектов силы, а вовсе не исходя из реальных общественных потребностей и долговременных интересов человечества. Хотя за прошедшее время я понял, что и сама энергетическая проблема надумана, т.е., дефицит энергии - это вымысел. Но это - уже совсем другая история.

Еще кое-что

Я нашел еще кое-что по топливным элементам с прямым окислением угля в литературе. См. Антипин, Важенин, "Электрохимия расплавленных солей". Там описаны:

Элемент Баэура (впервые я о нем прочитал в брошюрке "Энергетика будущего", изданной где-то в 30-х годах XX века). В расплавленную медь вдувается воздух по железной трубе. На поверхности меди плавает слой медного шлака (оксид меди, бура и стекло, или просто оксид меди), в который погружен угольный электрод.

Элемент Тредвелла. В расплавленное серебро вдувается воздух, а смесь кокса и буры помещена в кварцевую или фарфоровую трубку и тоже погружена в серебро.

Элемент Горина, патент США 2,581,650. Известно только, что его КПД был в 75%, что он нуждается в теплообменнике и что он - на твердом электролите. Впрочем, желающие могут найти патент.

Также в книжке написано, что в качестве электролитов можно использовать криолитно-глиноземный расплав, тот самый, из которого выделяют алюминий, или расплавленные щелочные силикаты.

Про элемент Жако в этой книжке ничего нет (а странно). Также написано, что развитие таких элементов сдерживается агрессивностью электролита. Данные - от 1970 года.

И вот ещё одна ссылка, в которой впервые признаётся, что "эксперты" ложно истолковали результаты Жако, занизив КПД его элемента и приписав его действие термоэлектричеству, а также приведена предполагаемая стоимость строительства электростанции на DCFC - 237 долларов за киловатт (рекордно дёшево при рекордно высоком КПД): http://www.batteriesdigest.com/direct_carbon.htm

Будяк Д.В.

 

Аккумулирование

Аккумулирование и локальные энергосети

Электроэнергия из теплоаккумулятора

Газовые аккумуляторы

Энергия смешивания воздуха с водой

Энергия из воздуха: список ссылок и патентов"

Моя модель энергетической башни (видео)

Дождливые башни - не всё так страшно

Дождливая башня превращается в ледянящую

Электричество из тепла

Правда жизни: без топлива - никак

Промышленно выпускавшиеся двигатели Стирлинга

Двигатель стирлинга мощностью 44 вт

Моя программа расчёта Стирлинга

Книга Уолкера по двигателям Стирлинга

Расчёт криокулера с циклом Стирлинга (djvu)

Модельный Стирлинг из пробирки

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Как сделать маленькую паровую машину, 1913 год

Как сделать мощную паровую машину, 1913 год

Мощные промышленные паровые машины Spilling, pdf

Термоэлектричество

Теория вихревых турбомашин, tif

Сайт Дубинина В.С.

ДВС

Вода в бензине - из истории вопроса

Взрыв пыли - к вопросу о твёрдотопливном ДВС

Проектируем свой Стирлинг

Заглавная страница проекта Стирлинга

Про уплотнения из графита

Отчёт о состоянии проекта – июнь 2015

Техническая концепия системы

Экономическая концепия проекта

Водород в двигателе Стирлинга

Журнал изменений проекта

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Моя программа расчёта Стирлинга

Самодельные топливные элементы

Топливные элементы с прямым окислением угля (DCFC)

Оригинальная статья автора изобретения (1896 год) в Русском переводе

Опыты фирмы SARA

Обзор зарубежных публикаций

Мои опыты по DCFC в 2005 г.

Состояние работ на сентябрь 2010 года

Лабораторная работа N1 (Open Office)

Дневники некоторых опытов

Методичка по изготовлению уголька(Open Office)

Программы для управления экспериментом

Программирование

Программы для опытов по DCFC/УТЭ

Введение в Common Lisp для профессионалов Delphi/SQL

Мой старый .emacs (utf-8)

Примеры метапрограммирования в программе Mathematica

__________


К началу страницы