Использование в качестве источника водорода бензина, метанола, ДМЭ

Качественный скачок в энергетике транспорта и переводе в ближай­шее время всего среднего и тяжёлого транспорта на электрическую тягу с собственным автономным химическим источником питания, безвредным для окружающей среды, даёт возможность совершить ДМЭ

Водород, необходимый в качестве топлива, «добывается» путём не­которых изменений технологических параметров при паровом риформинге (при избытке Н₂0) ДМЭ, в результате которого удаётся добиться расщеп­ления трех молекул Н₂0 в расчёте на 1-у молекулу СН3ОСН3.

Указанная химическая каталитическая реакция происходит следующим образом:

СН₃ОСН₃ + 3 Н₂0 = 2С0₂ + 6Н₂ + 252 кДж/Моль СН₃ОСН₃.

Образующийся СОг является «балластом» реакции, который в дальнейшем не влияет на ход электроокисления Н₂ в ТЭ, не отравляет катализатор («разбить» молекулу С0₂ на составляющие её атомы С и О можно только путём очень высоких затрат энергии в высокотемпературном (3000 °С ) плазменном процессе, но энтальпия при образовании 2С0₂ полезно ис­пользуется для расщепления ЗН₂0.

Таким образом, замысел учёных и инженеров, чтобы на технически и экономически целесообразном уровне производить Н₂ на борту и расходо­вать его немедленно в движении транспортного средства реализован и осу­ществлён. Дело теперь заключается в широких масштабах применения достижений научно-технического прогресса.

Нейтрализация оксида углерода.

Нейтрализация оксида , углерода, который, является не только токсичным соединением, но и ядом для топливного элемента, осу­ществляется в. блоке газовой очистки путем селективного его окисления. Поскольку в газовой смеси при высокой концентрации водорода концен­трация СО весьма мала (до 0,5% об.}, используемые для очистки водорода в этом процессе катализаторы должны обладать очень высокой селектив­ностью. Разработка высокоэффективных катализаторов очистки водорода от СО - это важнейшая технологическая задача в создании экологически чистого автомобиля, работающего на топливных элементах.

Нанесенные Аи- и - Pt-содержащие каталитические системы с малым количеством благородного металла рассматриваются как наиболее пер­спективные для реакции селективного окисления СО. В настоящее время все больше внимания уделяется катализаторам, содержащим в своем со­ставе золото. Такие системы проявляют активность во многих реакциях: селективного окисления углеводородов, восстановления оксидов азота, в синтезе метанола из СО и С0₂.

Твердотельные топливные элементы (ТОТЭ).

Твердотельные оксидные топливные элементы отличаются простотой конструкции и функционируют при очень высоких температурах -- 700--1 000 °C. Такие высокие температуры позволяют использовать относительно «грязное», неочищенное топливо. Такие же особенности, как и у топливных элементов, на основе расплавленного карбоната, определяют и сходную область применения -- крупные стационарные источники тепловой и электрической энергии.

Анод, катод и электролит изготовлены из специальных сортов керамики. Наиболее часто в качестве электролита используются смесь оксида циркония и оксида кальция, но могут использоваться и другие оксиды. Электролит образует кристаллическую решетку, покрытую с обеих сторон пористым электродным материалом. Конструктивно такие элементы выполняются в виде трубок или плоских плат, что позволяет при их изготовлении использовать технологии, широко применяемые в электронной промышленности. В результате твердотельные оксидные топливные элементы могут работать при очень высоких температурах, поэтому их выгодно использовать для производства и электрической, и тепловой энергии.

В этих топливных элементах ионыкислорода проходят через твёрдый оксид, который используется в качестве электролита, и при высокой температуре реагируют с водородом на аноде. Хотя в твердооксидных топливных элементах необходима высокая рабочая температура (что требует специальных керамических материалов), зато они не нуждаются в таком дорогом катализаторе, как платина (в отличие от топливных элементов с протонно-обменной мембраной). Это также значит, что твердооксидные топливные элементы не отравляются монооксидом углерода, и в них могут использоваться разные виды топлива. Твердооксидные топливные элементы могут работать на метане, пропане,бутане, биогазе. Сера, содержащаяся в топливе, должна быть удалена перед поступлением его в топливный элемент, что легко сделать с помощью адсорбентов.

Теоретические основы создания твердотельных оксидных топливных элементов были заложены еще в конце 1930-х годов, когда швейцарские ученые Бауэр и Прейс экспериментировали с цирконием, иттрием, церием, лантаном и вольфрамом, используя их в качестве электролитов.Первые опытные образцы таких топливных элементов были созданы в конце 1950-х годов рядом американских и голландских компаний. Рыночный сегмент таких элементов -- стационарные установки для производства тепловой и электрической энергии мощностью от 250 кВт до 5 МВт.