Топливные элементы и электрохимические энергоустановки: состояние развития и проблемы

Статья опубликована: International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2004 10 (18). — C. 8-14.Введение
В области энергетики и транспорта в настоящее время существует ряд серьезных проблем, прежде всего сырьевых и экологических. Доля энергетики и транспорта в загрязнении атмосферы составляет около 60 %. Сырьевые и экологические проблемы обусловлены характером используемых в настоящее время процессов преобразования энергии, поэтому основным направлением решения должен быть переход на другие способы преобразования энергии, например, электрохимический с использованием электрохимических энергоустановок (ЭЭУ) на основе топливных элементов (ТЭ).Энергоустановки на основе ТЭ обладают многими достоинствами [1-4]:
количество удельных выбросов вредных компонентов из ЭЭУ с ТЭ на 1,5-2,5 порядка ниже, чем из традиционных;
они практически бесшумны и потребляют на порядок меньше воды;
высокий КПД (40-70 %), относительно мало зависящим от установленных мощности и нагрузки;
возможность использования различных видов топлива;
модульный характер, быстрый монтаж, простота обслуживания;
когенерация тепла и воды.Эти достоинства обеспечивают большой интерес к разработке и применению ЭЭУ с ТЭ во многих странах. Затраты на их разработку в мире достигают сотен млн. долларов в год.
К настоящему времени разработаны ЭЭУ на основе ТЭ с щелочным электролитом (ЩТЭ), фосфорно-кислым электролитом (ФКТЭ), твердополимерным электролитом (ТПТЭ) — ионообменной мембраной (ИОМ), расплавленным карбонатным электролитом (РКТЭ) и твердооксидным электролитом (ТОТЭ), а также разрабатываются ТЭ для прямого окисления метанола (МТЭ) (табл. 1, 2).