603

15.6. OGNIWA PALIWOWE

czynnika roboczego odpływająca z parowacza zostaje sprężona w sprężarce do ciśnienia skraplania p_g (ciśnienie nasycenia odpowiadającego wymaganej temperaturze t_g, np. 80°C). Para o temperaturze t_g oddaje ciepło do wody obiegu grzewczego c.o. w drugim wymienniku (skraplaczu). Po skropleniu jako ciecz przechodzi przez zawór rozprężny, gdzie następuje gwałtowny spadek ciśnienia (rozpylenie czynnika) i w parowaczu cykl się powtarza.

Wypadkowy współczynnik efektywności pompy ciepła (rys. 15.4la)

e

1 +

Qd

A

gdzie: A - energia elektryczna pobrana do napędu sprężarki, Q_d i Q_g - ilość ciepła pobrana ze źródła niskotemperaturowego (dolnego) i przekazana do źródła wysokotemperaturowego (górnego).

Im wyższa jest wartość różnicy temperatury źródła górnego i dolnego, tym wartość współczynnika e (e = 2,5 h-4,6) jest mniejsza.

15.6. OGNIWA PALIWOWE 15.6.1. Zasada działania

W ogniwach paliwowych następuje bezpośrednia zamiana energii chemicznej w energię elektryczną. Dzięki wyeliminowaniu nieodwracalnych przemian pośrednich zapewniają one uzyskanie dużej sprawności energetycznej. Sprawność ogniw paliwowych w wytwarzaniu energii elektrycznej zawiera się w granicach 35 h-60%, a w procesie kogeneracji do 85%.

Ogniwo paliwowe jest w zasadzie ogniwem galwanicznym, w którym paliwo - wodór w stanie czystym lub mieszaninie z innymi gazami jest doprowadzany w sposób ciągły do anody, a utleniacz - tlen w stanie czystym lub w powietrzu jest podawany do katody. W ogniwach paliwowych wykorzystuje się energię reakcji elektrochemicznych, zwanych reakcjami utleniania-redukcji, podczas których następuje przemieszczanie się elektronów między reagującymi ze sobą substancjami. Substancja, która oddaje elektrony ulega utlenianiu (paliwo), a substancja przejmująca elektrony ulega redukcji (tlen). W ogniwie paliwowym realizowane jest utlenianie elektrochemiczne, tzw. zimne spalanie, w którym następuje wymiana elektronów między atomami paliwa i tlenu. Tlen, któremu brakuje dwóch elektronów do zapełnienia na zewnętrznej powłoce przejmuje elektrony, których w obecności katalizatora pozbywa się na przykład wodór. W idealnym ogniwie paliwowym z 1 mola wodoru można uzyskać 238 kJ energii elektrycznej i 48 kJ ciepła, a podczas spalania (utleniania klasycznego) uzyskuje się 286 kJ ciepła. W wyniku elektrochemicznej reakcji wodoru i tlenu powstaje prąd elektryczny, ciepło i woda.

603