Kriston Ákos, Fuel Cell Hungary, ELTE Október 25. Gyır

Átírás

1 A hidrogén és a városi közlekedés jövője és lehetőségei Kriston Ákos, Fuel Cell Hungary, ELTE

2 Tartalom Magunkról Tüzelőanyag-cellák elmélete Tüzelőanyag-cellák a közlekedésben Gyakorlati tapasztalatok Városi közlekedési rendszer hidrogén alapon Carsharing Gazdasági számítások

3 Tüzelőanyag-cella kutatás az ELTE-n ELTE elektrokémiai és matematikai kutatásaira építve Nemzetközi szintű elektrokémiai laboratórium Szimulációs, modellező eszközök fejlesztése MEA fejlesztése, és katalizátorok vizsgálata

4 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. 4

5 Recomend: Regeneratív Tüzelőanyag-cella I. Tárolás II. Felhasználás Előny: nagy energiasűrűség Hátrány: magas költség Megoldás: 2 eszköz egyben Feladat: Többfunkciós katalizátorok és elektródrendszerek Beillesztés az energia hálózatba

6 Új kogenerációs stack-ek és rendszer 6

7 Rendszer működése 2 kw folyamatos 10 Hidrogrogén palack nyomás / bar Hőmérséklet / C Idő / másodperc

8 PEM cellák felépítése, működése

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

10 Tüezlőanyag-cellák a közlekedésben

11 Űrkutatás

12 Egyetemi projektek

13 Újabb modellek

14 FC, hidrogénes járművek

15 Energiaátalakítás Tüzelőanyag kémiai energiája 100 η ta. elem Tüzelőanyag-elem elméleti (reverzibilis) hatásfoka η ta.cella =- G r / H r Elektromos energia η=100 % Hatásfok, % (Fűtőertékre) Hőerőgép Carnot hatásfoka η =(T f -T a )/T f η~100 % 20 Hőenergia η hőerőgép Hőmérséklet, o C, (T ta. cella ill. T f Carnot ) Mechanikai energia (munka)

16 Elméleti energia sűrűségek

17 Összehasonlítás

18 Technológiai problémák Teljesítménysűrű űrűség / W kg -1 Energiasűrűség / Wh kg -1 Chem. Rev, 104, 4245 (2004) 18

19 Tank-to-wheel

20 Globális kép - H 2 fuel cell a MEGOLDÁS Olajfogyasztás CO 2 kibocsátás

21 Új ipari struktúra Fenntartható termelés Centralizált Decentralizált hálózatok: alkalmazkodás a helyi energia termelési lehetőségekhez Kapcsolt termelés: kogeneráció, Klór elektrolízis, víztisztítás, oxigén termelés, pirolízis Energia tárolás: Fő gond az elektromos energia tárolása nagymennyiségben Optimalizált elosztás (smart-grid)

22 Saját tapasztalatok

23 IV. Széchenyi futam

24 HY-GO 2.0

25 Akkumulátoros meghajtás

26 Hidrogén felhasználás, tárolás Paraméter HY-GO 2.0 Riversimple TH!NK Súly/ kg Méret (L:W:H) / m 2.5:0.9: :1.5: :1.64:1.5 Ülések 1 or 2 (without trunk) 2 2 Max sebesség Hatótáv FC méret/ kw Moror teljesítmény (alap/csúcs) / kw 2 / 4 40 / / 30 Hidrogén tárolása MeH bar bar

27 A teljes rendszer - centralizált / decentralizált Elektromos hálózat Elektrolízis decentralizált Kogenerációs hı Gázszolgáltatók Hidrogén Oxigén HY-GO Viteldíj Hirdetés Intelligens közlekedés

28 Bevételek szolgáltatás ára Cég Típus Város Óradíj Átlag seb. km/h Átlag költ. $ / km Emisszió CO 2 g / km Autoshare ICE car Toronto $ $ I-GO ICE car Chicago $ $ Zipcar ICE car, Toronto $ $ Hybrid Car2Go Smart ULM, DE $ $ Velib Bike Paris $1.40* 10 $ Westend** Bike Budapest $ $0.2 0 Bringohinto.hu BEV Margitsziget $ $1.5 N/A HY-GO (terv) FC Budapest $ $ *** 28

29 Érzékenységvizsgálat 29

30 Költségek bevételek elemzése 30

31 Hidrogén előállítás terjesztés Centralizált Decentralizált 31

32 Alkalmazott hidrogén tárolás Típus Hidrogén igény / kg Töltési idő / hour Feltöltési gyakoriság / day Szükséges mobil állomás HY-GO Riversimple TH!NK HY-GO Riversimple Think 32

33 Összefoglalás A fő teljesítménymutató a járművek kihasználtsága A decentralizált termelés jövedelmezőbb nagyobb rendszerek esetén Kisebb teljesítményű járművekkel felépített flotta kevésbé kockázatos 33

34 Biztonság Nagynyomású tartály A hidrogén nyílt téren kevésbé veszélyes, mivel gyorsan eltávozik a tartályból robbanás nélkül, szemben a benzinnel, amely kifolyva sokáig ég meggyújtva környezetét

35 Köszönöm a figyelmet! Kapcsolat: Dr. Inzelt György inzeltgy@chem.elte.hu Elektrokémiai és elektroanalítikai laboratórium Kriston Ákos info@fuelcell.hu Faragó István, Szabó Tamás Alkalmazott Analízis tanszék szabot@cs.elte.hu Köszönetnyilvánítás: Szabó Tamás, Inzelt György, Magyar Vilamos Művek, National Instruments