Топливные элементы

Fuel Cell представляют собой один из основных вызовов века в отношении устойчивого и рационального развития энергетических источников, с уменьшением расхода ископаемых источников и загрязнения окружающей среды, содействуя в решении растующего спроса на энергоресурсы. За последние 40 лет, совместные усилия компаний и исследовательских центров произвели многочисленные варианты (элементы PEM, FAFC, MCFC, SOFC), не добившись, однако, поставленных целей эффективности и затрат, необходимых для коммерческого развития технологии Fuel Cell.
Настоящие рыночные условия требуют продукции, способной достигать эффективности преобразования химической энергии в электрическую, превышающей 60%, с технологическими затратами менее 1.000 €/кВт.

Решение Genio Srl: Boosted Fuel Cell

Технология BFC создана для эффективного преодоления ограничений на коммерческое использование водородных элементов на основе протонообменной мембраны (PEM), как с точки зрения экономии энергии, так и затрат. В действительности, до изобретения BFC ни один элемент не мог преобразовывать химическую энергию в электрическую с производительностью выше 40%. Это техническое ограничение, связанное с высокой стоимостью производства элементов, является главной причиной их экономической нерентабельности.

Компания Genio srl решила эту проблему, разработав новую технологию, «Boosted Fuel Cell» (BFC), являющейся ее интеллектуальной собственностью (патент РСТ действует в Европе, США, Бразилии и Китае).

BFC представляет эволюцию полиэлектролитного элемента, также известного как PEMFC (топливный элемент с протонобменной мембраной), с высоким уровнем оптимизации, которая повышает производительность с 40% до 92%!

 

Главным образом, технология PEM позволяет с помощью контролируемой реакции окисления преобразовывать водород и кислород в раздельных камерах, для производства электрической энергии в форме постоянного тока.

Но только благодаря важным методологическим инновациям, введенным технологией BFC, связанным со способами использования газа, элементы PEM смогли на порядок улучшить показатели, как с точки зрения эффективности, так и времени и стать ценным союзником в сфере уменьшения энергетических затрат и выпуска СО2 в атмосферу.

La BFC питается за счет водорода, выделяемого в результате процесса «реформинга» метана. «Реформер», используемый для этой цели, соразмеряется в зависимости от особых потребностей процесса (как правило, с 1.2 до 12.0 Нм3 H2 в час) и может быть питаться как за счет метана, так и за счет таких видов топлива, как природный газ, сжиженный нефтяной газ, пропан, матанол, DME (диметиловый эфир).

 Процесс «реформинга» состоит из двух последовательных фаз, объединенных в одном оборудовании.

  1. Первая заключается в эффективном «реформинге» метана и основана на так называемой "Steam Reforming Technology" (SR). Вторая заключается в процессе «CO Clean up» и может использовать две другие альтернативные технологии: «Water Gas Shift» (WGS) и «Selective methanation» (SMET).

Финальный результат CO Clean up заключается в уменьшении монооксида углерода до 10 м.д.

При необходимости процессу «реформинга» может предшествовать десульфирование метана с использованием специального оборудования.

Модуль обработки топлива

Емкость водорода

12,0 Нм 3

Общий объем

580 x 450 x 1,200 мм (Д x Ш x В)

Масса

140 Кг

Топливо

Природный газ (20 мбар)

Потребление электроэнергии

< 140 Вт

Реформер

Размер

1,100 x 450 мм (в x д)
 Эффективность

82 %

Состав конвертированного газа

78% H2, <10 м.д. CO, < 2% CH4 150 мбар, 200°C
Диапазон нагрузки

1:3

Изменение нагрузки

30 - 100% за 120 с
Срок эксплуатации > 15000 ч (расчитан на 80000 ч)

Собственные нужды

Десульфирование

Примерный интервал замены 5000 ч

Водоснабжение

Водяной насос 24 В пост.тока/0-10 В

Снабжение воздухом горелки

Вдувание воздуха, 24 В пост.тока / 0-10 В - Электроклапан, 1 x 24 В пост.тока, < 10 Вт - Интерфейс: управление горелкой/управление системой
Топливоснабжение

3 распределителя 24 В пост.тока, < 10 Вт

Технология, использующаяся для «парового реформинга», характеризуется оксидацией без горения, что обеспечивает применение максимально компактной структуры, с выкосим показателем горения и повышенной скоростью преобразования тепловой энергии. Таким образом обеспечиваются очень низкие показатели выпуска NОx и стабильная работа, в том числе с использованием газа с низким энергетическим потенциалом.

Реформер оснащен теплообменником, который обеспечивает сохранение тепловой энергии, выделяемой в процессе сгорания. Эта технология используется для предварительного нагрева метана при впуске, но в то же время для охлаждения газа, полученного на выходе.