Gyepes Tamás, Kriston Ákos STS Group Zrt. Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kémiai Intézet, Elektrokémiai és Elektroanalitikai Laboratórium

Átírás

1 Hidrogén tüzelőanyag-cellás kiserőmű alkalmazásai lehetőségei Magyarországon Gyepes Tamás, Kriston Ákos STS Group Zrt. Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kémiai Intézet, Elektrokémiai és Elektroanalitikai Laboratórium -

2 Tüzelőanyag-cella kutatás és fejlesztés az A platinakatalizátor oldódása A platina valódi felületének jelentősége Az oxigénfejlődés és -redukció vizsgálata MEA készítés és tesztelés Tömítések készítése és tesztelése PEM tüzelőanyag-cellák tervezése, készítése és tesztelése Matematikai modellezés (reakcióséma, áramlási profil stb.) Járműtervezés (HY-GO és HY-GO 2.0), üzleti terv Regenerativ kogenerációs PEM cellák tervezése és kivitelezése STS Group-nál, bipoláris lapok készítése

3 Bemutatkozás Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kémiai- és Matematikai Intézet, Budapest Első Stratégiai Kutatóhely tüzelőanyag-cella témában (NKTH Nekifut) Első kelet-közép-európai tüzelőanyag-cella kutatóközpont ( alapján) 11 kutató Műszerek az ipari berendezésektől az atomi felbontás vizsgálatáig Virtuális és szimulációs környezetek STS Group Zrt., Győr Leggyorsabban növekvő megújuló technológiával foglalkozó cég 2,5 Mrd Ft árbevétel 2010-es évben

4 William Robert Grove ( ) Öt, sorosan kapcsolt Grove-féle gázelem vizet bont egy különálló cellában Inzelt G. (2004). Régi-Új Áramforrások: A Tüzelőanyag-elemek. Fizikai Szemle, 54 (8), 252.

5 Francis Thomas Bacon ( ) Az Apollo űrprogramban használt Bacon-féle alkalikus hidrogén oxigén tüzelőanyag-elem Fotó: fuelcell.hu

6 PEM cellák felépítése, működése 6

7 A tüzelőanyag-cella szíve, a MEA anód katód H 2, ta. O 2, air szén szemcsék Gázáramlási csatornák Gázdiffuziós rétegl ~250 µm µm gáztranszport vízzel telített mikropórusok mezopórusok Pt- nanorészecskék Katalizátor ~25 µm Polimer membrán µm 7

8 A tüzelőanyag-cellák vizsgálata, (elemi cellák)

9 Mükődési feltételek, hatásfok Cella potenciál / V 1. T=80 o C, tökéletesen nedvesített 2. T=80 o C, 50%-os nedvesítés 3. T=80 o C, száraz gáz Áramsürüség / Acm -2

10 PEM cella működése Cella potenciál / V Cella feszültség / V 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Kinetikai tartomány migráció Proton migráció, diffúzió σ c c Ai0 L 0 c D σ eff eff KAi c eff c cai 0 c Ai αf K exp u RT αf Lcexp u 2RT K αf exp u 2RT D eff αf K exp u 4RT 0,3 0,01 0,1 1 Áramsürüség sûrûség / Acm -2 / Acm -2

11 A cellaköteg összeállítása ben Tüzelőanyag-cella köteg (stack) összeszerelése a laboratóriumunkban, háttérben egy kész cellaköteg Gondosan letisztított lemezek, tömítések, tökéletesen sík fedőlemezek

12 Az áramlási mező tervezése és vizsgálata neutronradiográfiával 12

13 A HY-GO 2.0 az V. Széchenyi futamon, Méret: 1,5 x 1,12 x 2,74 méter Súly: 290 kg Teljesítmény: 1000 W Hidrogén üzemanyag: 160 g Fogyasztás: 1,9 g H 2 / km Végsebesség: 55 km/óra Hatótáv: 85 km Egy kilométer megtétele 30 forintba kerül. CO 2 kibocsátás zéró. A járműben két, 10 protoncserélő membrános egységből álló tüzelőanyagcella szolgáltatja az energiát. A hidrogén két, TiFeH x hidrid alakban tároló, 38,4 cm hosszúságú, 8,9 cm átmérőjű tartályban van a járműben. 13

14 Recomend: Regeneratív Kogenerációs Menetrendkövető Kis-erőmű I. Tárolás II. Felhasználás Előny: nagy energiasűrűség Hátrány: magas költség Megoldás: 2 eszköz egyben Feladat: Többfunkciós katalizátorok és elektródrendszerek Beillesztés az energia hálózatba

15 1 kw-os prototípus, 2010-be Regeneráci ció 15

16 Új kogenerációs stack-ek és rendszer 16

17 Rendszer működése 2 kw folyamatos C / t k le é rs é m ő H a r b / á s m y o n c k a la p n g é g ro ro id H Idő / másodperc

18 Összefoglalás Több éves tapasztalat hidrogén és tüzelőanyag-cellák fejlesztésében és üzemeltetésében Kogenerációra és hosszú távú üzemre képes tüzelőanyagcellás rendszer fejlesztése Skálázható 2-30 kw-ig Szabványos megoldások, elektromos hálózatra kapcsolható Használati melegvíz rendszerre kapcsolható Menetrend követés, gyors teljesítményingadozásokat is leköveti Gyors indulás, akár 0 teljesítményre is visszaszabályozható

19 Köszönjük a megtisztelő figyelmüket! Kriston Ákos Gyepes Tamás info@fuelcell.hu