Түлшний элемент хэрхэн ажилладаг вэ?

“Өнөөдрийн бидний өндөр хөгжсөн инженерчлэлд хэрэглэгдэж буй эрчим хүчний хамгийн чухал эх үүсвэрийг бүгд ойлгодог эсэхийг би мэдэхгүй, энэ зүйл бол уурын хөдөлгүүр юм”. – Германы химич Вилхельм Оствальд, 1890 он

Цахилгаан үйлдвэрлэх төхөөрөмжийн талаарх ойлголт нь цайрын эрчим хүч үйлдвэрлэх үйл ажиллагааны зарчмаас үндэслэн хөгжсөн. Энэ нь урвалд оролцогчдоор дүүргэгдсэн электродууд дахь цайрын хүчлийн нөлөө бөгөөд электродыг багасгалгүйгээр нэгэн жигд үйл ажиллагаа явуулдаг.

Түлшний элементийн төхөөрөмж нь уламжлалт ердийн цахилгаан станц буюу химийн энергийг дулааны энерги, дулааны энергийг кинетик энерги болгон хувиргадагаас тэс өөр бүтэцтэй юм. Түлшний элемент нь ердийн батерейнээс 10 дахин удаан ажилладаг.

William_Robert_Grove_2
Уильям Роберт Гроүв (1811-1896)

Түлшний элементийн цахилгаан үйлдвэрлэх төхөөрөмжийг 1836 онд Уильям Гроүв анх олон нийтэд дэлгэн харуулсан байна. Уг үйл ажиллагааны зарчимд тохиромжтой тоног төхөөрөмжүүд байхгүй. Энэхүү төхөөрөмжийн анх хэрэглэсэн нь сансрын болон батлан хамгаалах салбар байсан юм.

Түлшний цахилгаан үйлдвэрлэх төхөөрөмжийн талаарх ойлголт өсөн нэмэгдэхийн зэрэгцээ энэхүү төхөөрөмж бидний цорын ганц эх үүсвэр болж чадах эсэхийг батлах шаардлагатай юм.

Түлшний элемент гэдэг нь цахилгаан химийн энергийг хувиргагч юм. Энэ нь 2 салангид цахилгаан химийн урвалаар химийн энергийг цахилгааны энергид хувиргадаг.

Түлшний элементийн гол төрлүүд

  •   Протон солилцлын мембран
  •   Фосфорын хүчил
  •   Полимер
  •   Хайлмал карбонат
  •   Хатуу исэл
  •   Шүлт
  •   Шууд метанол
  •   Сэргээгдэх түлшний элемент
  •   Протон керамик

Протон солилцлын мембраны түлшний элемент (PEMFC)-ийн хувьд хүчилтөрөгч анод дээр очиж протон, электрон болон задардаг. Протон нь мембраны усан цахилгаан дамжуулагчаар дамжин катод руу шилжинэ. Мембран нь цахилгаан дамжуулдаггүй учраас электронууд нь нэмэлт цахилгаан тойргоор гүйнэ.

Катод дээр хүчилтөрөгч нь протонтой урвалд орж ус ялгаруулна. Энэ нь PEMFC-ийн үйлдвэрлэлийн хаягдал бүтээгдэхүүн юм.

Бүтээгдэхүүн болон ус нь урвалд оролцогчдоос (устөрөгч болон хүчилтөрөгч) илүү доод түвшний чөлөөт энергитэй байдаг.

pefc-schematic

Үүнтэй холбоотойгоор ангижралт болон хүчилтөрөгчийн нэгдэл нь цахилгаан дамжуулах шингэний 2 өөр талд байрлах бөгөөд урвалд оролцогч болон урвалын бүтээгдэхүүний энергийн ялгаа нь цахилгаан энерги болж хувирдаг.

Түлшээр цахилгаан үйлдвэрлэх төхөөрөмжийн хүчдэлийн дээд хязгаар нь 1 Вольт байдаг. Тиймээс ердийн цахилгаан үйлдвэрлэх төхөөрөмжийн үйл ажиллагаа нь хамтран явагдах шаардлагатай болдог. Хэд хэдэн цахилгаан үйлдвэрлэх төхөөрөмж нь хоорондоо холбоотой байдлаар ажилладаг ба үүнийг багц төхөөрөмж гэнэ.

Brennstoffzelle_STILL_EN_02

Дулааны энергийг кинетик энерги, кинетик энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах үйл ажиллагаагаа явуулахад энергийн алдагдал гардаг ба үүнийг багасгах талаар инженерүүд сүүлийн 150 гаруй жил ажиллаж байна. Энэхүү энергийн алдагдал нь химийн энергиэс дулааны энергид хувиргах явцад бий болдог байна. Шаталтын зайлшгүй термодинамикаас шалтгаалж шаталтын эцсийн үр дүн нь хөдөлгүүрээсээ давж гарах боломжгүй.

fuel cell

Түлшний энерги үйлдвэрлэх төхөөрөмж нь түлшийг илүү үр өгөөжтэй ашиглах ба бохирдлыг бага ялгаруулдаг байна.

Техникийн нөхцөлд ихэнх түлшний эрчим хүч үйлдвэрлэх төхөөрөмжүүд нь нүүрстөрөгчийн түлшний найрлагад өөрчлөлт өгснөөр устөрөгчийн ердийн үр ашиг нь бага болдог ба энэ нь урвалын явцад алдагдал гардагтай холбоотой.

Түлшний элементийн талаарх нийтлэг буруу ойлголт

Түлшний нь энергийн шинэ эх үүсгэвэр биш бөгөөд зөвхөн оршин байгаа энергийн хангамжуудыг хэрэглэж буй нэг арга зам юм.

Түлшний элемент нь усаар ажилладаггүй цахилгаан химийн урвалаар устөрөгчийг хүчилтөрөгчтэй нэгтгэж усыг гаргаж авдаг процесс юм. Устөрөгчийг хүчилтөрөгчтэй нэгтгэсэн урвалын үр дүнд цахилгааныг гаргаж авна. Устөрөгчийг уснаас электролизийн процессоор гаргаж авч болох ба үүнд нэмэлт энергийн эх үүсвэр шаарддаг.

Advertisements

Хариулт үлдээх

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Өөрчлөх )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Өөрчлөх )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Өөрчлөх )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Өөрчлөх )

Connecting to %s