Dīzeļdegvielas šūna. Ūdeņraža padeves sistēma kurināmā elementiem

Mūsdienu dzīvē ķīmiskie strāvas avoti mūs ieskauj visur: tie ir lukturīšu baterijas, mobilo tālruņu akumulatori, ūdeņraža degvielas elementi, kas jau tiek izmantoti dažās automašīnās. Elektroķīmisko tehnoloģiju straujā attīstība var novest pie tā, ka tuvākajā nākotnē ar benzīnu darbināmu automašīnu vietā mūs ieskauj tikai elektromobiļi, telefoni vairs ātri neizlādēsies, un katrā mājā būs sava kurināmā elementa elektrība. ģenerators. Viena no Urālas federālās universitātes un Krievijas Zinātņu akadēmijas Urālas filiāles Augstas temperatūras elektroķīmijas institūta kopīgajām programmām ir veltīta elektroķīmisko uzglabāšanas ierīču un elektroenerģijas ģeneratoru efektivitātes paaugstināšanai, sadarbībā ar kuru mēs publicējam Šis raksts.

Mūsdienās ir daudz dažādu veidu akumulatoru, kuros var kļūt arvien grūtāk orientēties. Ne visiem ir skaidrs, ar ko akumulators atšķiras no superkondensatora un kāpēc var izmantot ūdeņraža degvielas šūnu, nebaidoties nodarīt kaitējumu videi. Šajā rakstā mēs runāsim par to, kā ķīmiskās reakcijas tiek izmantotas elektroenerģijas ražošanai, kāda ir atšķirība starp galvenajiem mūsdienu ķīmisko strāvas avotu veidiem un kādas ir elektroķīmiskās enerģijas perspektīvas.

Ķīmija kā elektroenerģijas avots

Vispirms izdomāsim, kāpēc ķīmisko enerģiju vispār var izmantot elektroenerģijas ražošanai. Lieta tāda, ka redoksreakciju laikā elektroni tiek pārnesti starp diviem dažādiem joniem. Ja divas pusītes ķīmiskā reakcija izvietoti telpā tā, lai oksidēšanās un reducēšana notiktu atsevišķi viena no otras, tad var pārliecināties, ka elektrons, kas ir atdalījies no viena jona, uzreiz neuzkrīt uz otro, bet vispirms iziet pa tam noteiktu ceļu. Šo reakciju var izmantot kā elektriskās strāvas avotu.

Šo koncepciju 18. gadsimtā pirmo reizi ieviesa itāļu fiziologs Luidži Galvani. Tradicionālās galvaniskās šūnas darbības pamatā ir dažādu aktivitāšu metālu reducēšanās un oksidācijas reakcijas. Piemēram, klasiskā šūna ir galvaniskā šūna, kurā tiek oksidēts cinks un reducēts varš. Reducēšanas un oksidācijas reakcijas notiek attiecīgi uz katoda un anoda. Un, lai vara un cinka joni nenokļūtu “svešā teritorijā”, kur tie var tieši reaģēt viens ar otru, starp anodu un katodu parasti tiek novietota īpaša membrāna. Tā rezultātā starp elektrodiem rodas potenciālu atšķirība. Ja pievienojat elektrodus, piemēram, spuldzei, tad iegūtajā elektriskajā ķēdē sāk plūst strāva un iedegas spuldze.

Galvanisko šūnu diagramma

Wikimedia commons

Papildus anoda un katoda materiāliem svarīga ķīmiskās strāvas avota sastāvdaļa ir elektrolīts, kura iekšpusē pārvietojas joni un kura robežās ar elektrodiem notiek visas elektroķīmiskās reakcijas. Šajā gadījumā elektrolītam nav jābūt šķidram - tas var būt vai nu polimērs, vai keramikas materiāls.

Galvenais galvaniskā elementa trūkums ir ierobežotais darbības laiks. Tiklīdz reakcija ir pabeigta (tas ir, viss pakāpeniski šķīstošais anods ir pilnībā iztērēts), šāds elements vienkārši pārtrauks darboties.

AA sārma baterijas

Uzlādējams

Pirmais solis ceļā uz ķīmisko strāvas avotu iespēju paplašināšanu bija akumulatora izveide – strāvas avots, ko var uzlādēt un līdz ar to izmantot atkārtoti. Lai to izdarītu, zinātnieki vienkārši ierosināja izmantot atgriezeniskas ķīmiskās reakcijas. Pirmo reizi pilnībā izlādējot akumulatoru, izmantojot ārēju strāvas avotu, tajā notikušo reakciju var uzsākt pretējā virzienā. Tādējādi akumulators tiks atjaunots tā sākotnējā stāvoklī, lai akumulatoru varētu atkal lietot pēc uzlādes.

Automašīnas svina skābes akumulators

Mūsdienās ir radīti daudz dažādu veidu akumulatori, kas atšķiras pēc tajos notiekošās ķīmiskās reakcijas veida. Visizplatītākie akumulatoru veidi ir svina-skābes (vai vienkārši svina) akumulatori, kuru pamatā ir svina oksidācijas-reducēšanās reakcija. Šādām ierīcēm ir diezgan ilgs kalpošanas laiks, un to enerģijas intensitāte ir līdz 60 vatstundām uz kilogramu. Pēdējā laikā vēl populārākas ir litija jonu akumulatori, kuru pamatā ir litija oksidācijas-reducēšanās reakcija. Mūsdienu litija jonu akumulatoru enerģijas intensitāte tagad pārsniedz 250 vatstundas uz kilogramu.

Li-ion akumulators mobilajam tālrunim

Galvenās litija jonu akumulatoru problēmas ir to zemā efektivitāte zemā temperatūrā, strauja novecošanās un paaugstināts sprādziena risks. Un sakarā ar to, ka litija metāls ļoti aktīvi reaģē ar ūdeni, veidojot ūdeņraža gāzi un, akumulatoram degot, izdalās skābeklis, litija jonu akumulatora spontānu aizdegšanos ir ļoti grūti izmantot ar tradicionālajām ugunsdzēšanas metodēm. Lai palielinātu šāda akumulatora drošību un paātrinātu tā uzlādes laiku, zinātnieki piedāvā katoda materiālu, kas novērš dendrītu litija struktūru veidošanos un pievieno elektrolītam vielas, kas izraisa sprādzienbīstamu konstrukciju un komponentu veidošanos, kas aizdegas akumulatorā. agrīnās stadijas.

Ciets elektrolīts

Kā cits mazāk acīmredzams veids lai uzlabotu akumulatoru efektivitāti un drošību, ķīmiķi ierosināja neaprobežoties tikai ar šķidriem elektrolītiem ķīmiskās strāvas avotos, bet izveidot pilnīgi cietvielu strāvas avotu. Šādās ierīcēs vispār nav šķidru komponentu, bet starp tiem ir slāņveida struktūra no cietā anoda, cietā katoda un cietā elektrolīta. Elektrolīts vienlaikus veic membrānas funkciju. Cietā elektrolīta lādiņu nesēji var būt dažādi joni atkarībā no tā sastāva un reakcijām, kas notiek pie anoda un katoda. Bet tie vienmēr ir pietiekami mazi joni, kas var salīdzinoši brīvi pārvietoties pa kristālu, piemēram, H + protoni, litija joni Li + vai skābekļa joni O 2-.

Ūdeņraža degvielas šūnas

Uzlādes iespēja un īpašie drošības pasākumi padara akumulatorus par daudz perspektīvākiem strāvas avotiem nekā parastie akumulatori, tomēr katrā akumulatorā ir ierobežots reaģentu daudzums un līdz ar to arī ierobežota enerģijas padeve, un katru reizi akumulators ir jāuzlādē, lai atjaunotu savu stāvokli. funkcionalitāte.

Lai padarītu akumulatoru “bezgalīgu”, kā enerģijas avotu varat izmantot nevis šūnas iekšpusē esošās vielas, bet gan caur to īpaši sūknētu degvielu. Labākā izvēle šādai degvielai ir pēc iespējas vienkāršāka sastāva viela, kas ir videi draudzīga un ir daudz pieejama uz Zemes.

Vispiemērotākā šāda veida viela ir ūdeņraža gāze. Tās oksidēšana ar atmosfēras skābekli, veidojot ūdeni (saskaņā ar reakciju 2H 2 + O 2 → 2H 2 O) ir vienkārša redoksreakcija, un elektronu transportēšanu starp joniem var izmantot arī kā strāvas avotu. Reakcija, kas notiek, ir sava veida apgrieztā reakcija uz ūdens elektrolīzi (kurā elektriskās strāvas ietekmē ūdens sadalās skābeklī un ūdeņradi), un šāda shēma pirmo reizi tika ierosināta 19. gadsimta vidū. .

Bet, neskatoties uz to, ka shēma izskatās diezgan vienkārša, efektīvas ierīces izveidošana, pamatojoties uz šo principu, nepavisam nav triviāls uzdevums. Lai to izdarītu, nepieciešams atdalīt skābekļa un ūdeņraža plūsmas telpā, nodrošināt nepieciešamo jonu transportēšanu caur elektrolītu un samazināt iespējamie zaudējumi enerģija visos darba posmos.

Shematiska diagrammaūdeņraža degvielas šūnu darbība

Darba ūdeņraža kurināmā elementa ķēde ir ļoti līdzīga ķīmiskā strāvas avota ķēdei, taču tajā ir papildu kanāli degvielas un oksidētāja padevei un reakcijas produktu un pārpalikuma piegādāto gāzu noņemšanai. Elektrodi šādā elementā ir poraini vadoši katalizatori. Anodam tiek piegādāta gāzveida degviela (ūdeņradis), katodam tiek piegādāts oksidētājs (skābeklis no gaisa), un katra elektroda robežās ar elektrolītu notiek sava pusreakcija (ūdeņraža oksidēšanās un skābekļa samazināšana). Šajā gadījumā, atkarībā no kurināmā elementa veida un elektrolīta veida, pati ūdens veidošanās var notikt vai nu anoda, vai katoda telpā.

Toyota ūdeņraža degvielas šūna

Džozefs Brents / flickr

Ja elektrolīts ir protonus vadošs polimērs vai keramikas membrāna, skābes vai sārma šķīdums, tad lādiņa nesējs elektrolītā ir ūdeņraža joni. Šajā gadījumā pie anoda molekulārais ūdeņradis tiek oksidēts par ūdeņraža joniem, kas iziet cauri elektrolītam un tur reaģē ar skābekli. Ja lādiņa nesējs ir skābekļa jons O 2–, kā tas ir cieta oksīda elektrolīta gadījumā, tad skābeklis pie katoda tiek reducēts par jonu, šis jons iziet cauri elektrolītam un pie anoda oksidē ūdeņradi, veidojot ūdeni un brīvu. elektroni.

Papildus ūdeņraža oksidācijas reakcijai ir ierosināts izmantot cita veida reakcijas kurināmā elementiem. Piemēram, ūdeņraža vietā reducējošā degviela var būt metanols, ko skābeklis oksidē līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim.

Degvielas šūnu efektivitāte

Neskatoties uz visām ūdeņraža kurināmā elementu priekšrocībām (piemēram, videi draudzīgums, praktiski neierobežota efektivitāte, kompakts izmērs un augsta enerģijas intensitāte), tiem ir arī vairāki trūkumi. Tie, pirmkārt, ietver komponentu pakāpenisku novecošanos un ūdeņraža uzglabāšanas grūtības. Tieši pie tā, kā novērst šos trūkumus, zinātnieki šodien strādā.

Šobrīd tiek piedāvāts paaugstināt kurināmā elementu efektivitāti, mainot elektrolīta sastāvu, katalizatora elektroda īpašības, sistēmas ģeometriju (kas nodrošina deggāzu padevi vēlamajā punktā un samazina blakusefektus). Lai atrisinātu ūdeņraža gāzes uzglabāšanas problēmu, tiek izmantoti platīnu saturoši materiāli, kuru piesātināšanai, piemēram, grafēna membrānas.

Rezultātā ir iespējams palielināt kurināmā elementa stabilitāti un tās atsevišķo komponentu kalpošanas laiku. Tagad ķīmiskās enerģijas pārvēršanas elektriskajā enerģijā koeficients šādos elementos sasniedz 80 procentus, un noteiktos apstākļos tas var būt pat lielāks.

Ūdeņraža enerģijas milzīgās perspektīvas ir saistītas ar iespēju kurināmā elementus apvienot veselos akumulatoros, pārvēršot tos par elektriskiem ģeneratoriem ar lielu jaudu. Jau tagad ar ūdeņraža kurināmā elementiem darbināmo elektrisko ģeneratoru jauda ir līdz pat vairākiem simtiem kilovatu, un tos izmanto kā transportlīdzekļu enerģijas avotus.

Alternatīva elektroķīmiskā uzglabāšana

Papildus klasiskajiem elektroķīmiskiem strāvas avotiem kā enerģijas uzkrāšanas ierīces tiek izmantotas arī neparastākas sistēmas. Viena no šādām sistēmām ir superkondensators (vai jonistors) - ierīce, kurā notiek lādiņu atdalīšanās un uzkrāšanās, jo veidojas dubultslānis pie uzlādētas virsmas. Šādas ierīces elektroda-elektrolīta saskarnē dažādu zīmju joni ir sakārtoti divos slāņos, tā sauktajā “dubultajā elektriskajā slānī”, veidojot sava veida ļoti plānu kondensatoru. Šāda kondensatora kapacitāti, tas ir, uzkrātā lādiņa lielumu, noteiks elektrodu materiāla īpatnējais virsmas laukums, tāpēc par materiālu ir izdevīgi ņemt porainus materiālus ar maksimālo īpatnējo virsmu. superkondensatori.

Jonistori ir rekordisti starp uzlādes-izlādes ķīmiskajiem strāvas avotiem uzlādes ātruma ziņā, kas ir neapšaubāma šāda veida ierīču priekšrocība. Diemžēl viņiem pieder arī izlādes ātruma rekords. Jonistoru enerģijas blīvums ir astoņas reizes mazāks nekā svina akumulatoriem un 25 reizes mazāks nekā litija jonu akumulatoriem. Klasiskie "divslāņu" jonistori neizmanto elektroķīmisko reakciju kā pamatu, un termins "kondensators" tiek piemērots tiem visprecīzāk. Taču tajās jonistoru versijās, kuru pamatā ir elektroķīmiska reakcija un lādiņa uzkrāšanās iestiepjas elektroda dziļumā, ir iespējams panākt lielāku izlādes laiku, vienlaikus saglabājot ātru uzlādes ātrumu. Superkondensatoru izstrādātāju centieni ir vērsti uz hibrīdierīču izveidi ar akumulatoriem, kas apvieno superkondensatoru priekšrocības, galvenokārt lielu uzlādes ātrumu, un akumulatoru priekšrocības - augstu enerģijas intensitāti un ilgu izlādes laiku. Iedomājieties tuvākajā nākotnē akumulatora jonistoru, kas uzlādēsies pāris minūšu laikā un darbinās klēpjdatoru vai viedtālruni vienu dienu vai ilgāk!

Neskatoties uz to, ka šobrīd superkondensatoru enerģijas blīvums joprojām ir vairākas reizes mazāks par akumulatoru enerģijas blīvumu, tos izmanto plaša patēriņa elektronikā un dažādu transportlīdzekļu dzinējiem, tostarp visvairāk.

* * *

Tādējādi šodien ir liels skaits elektroķīmisko ierīču, no kurām katra ir daudzsološa savam īpašajam lietojumam. Lai uzlabotu šo ierīču efektivitāti, zinātniekiem ir jāatrisina vairākas gan fundamentālas, gan tehnoloģiskas problēmas. Lielākā daļa no šiem uzdevumiem tiek veikti viena no Urālu federālās universitātes izrāviena projektiem, tāpēc mēs jautājām Maksimam Anaņjevam, Krievijas Zinātņu akadēmijas Urālu filiāles Augstas temperatūras elektroķīmijas institūta direktoram, profesoram. Urālas Federālās universitātes Ķīmiskās tehnoloģijas institūta Elektroķīmiskās ražošanas tehnoloģijas katedrā, lai runātu par tuvākajiem plāniem un perspektīvām modernu kurināmā elementu attīstībai.

N+1: Vai tuvākajā nākotnē ir gaidāmas alternatīvas pašlaik populārākajām litija jonu akumulatoriem?

Maksims Anaņjevs: Mūsdienu akumulatoru izstrādātāju centieni ir vērsti uz to, lai elektrolīta lādiņa nesēju aizstātu no litija uz nātriju, kāliju un alumīniju. Litija nomaiņas rezultātā būs iespējams samazināt akumulatora izmaksas, lai gan proporcionāli palielināsies svara un izmēra raksturlielumi. Citiem vārdiem sakot, ar vienādām elektriskajām īpašībām nātrija jonu akumulators būs lielāks un smagāks salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoru.

Turklāt viena no daudzsološajām attīstības jomām akumulatoru uzlabošanai ir hibrīdu ķīmisko enerģijas avotu radīšana, pamatojoties uz metāla jonu akumulatoru apvienošanu ar gaisa elektrodu, kā tas ir kurināmā elementos. Kopumā hibrīdsistēmu veidošanas virziens, kā jau tika parādīts ar superkondensatoru piemēru, acīmredzot tuvākajā nākotnē ļaus tirgū redzēt ķīmiskos enerģijas avotus ar augstām patērētāju īpašībām.

Urālas federālā universitāte kopā ar akadēmiskajiem un industriālajiem partneriem Krievijā un pasaulē šodien īsteno sešus megaprojektus, kas ir vērsti uz izrāviena jomām. zinātniskie pētījumi. Viens no šādiem projektiem ir "Progresīvas elektroķīmiskās enerģijas tehnoloģijas no jaunu materiālu ķīmiskās projektēšanas līdz jaunas paaudzes elektroķīmiskām ierīcēm enerģijas saglabāšanai un pārveidei."

Zinātnieku grupa no UrFU Dabaszinātņu un matemātikas skolas stratēģiskās akadēmiskās vienības (SAE), kurā ietilpst Maksims Anaņjevs, nodarbojas ar jaunu materiālu un tehnoloģiju, tostarp kurināmā elementu, elektrolītisko elementu, metāla-grafēna, projektēšanu un izstrādi. baterijas, elektroķīmiskās enerģijas uzkrāšanas sistēmas un superkondensatori.

Pētījumi un zinātniskais darbs tiek veikts pastāvīgā sadarbībā ar Krievijas Zinātņu akadēmijas Urālu filiāles Augstas temperatūras elektroķīmijas institūtu un ar partneru atbalstu.

Kuras kurināmā šūnas pašlaik tiek izstrādātas un kurām ir vislielākais potenciāls?

Viens no daudzsološākajiem kurināmā elementu veidiem ir protonu keramikas elementi. Tiem ir priekšrocības salīdzinājumā ar polimēru kurināmā elementiem ar protonu apmaiņas membrānu un cieto oksīda elementiem, jo ​​tie var darboties ar tiešu ogļūdeņraža degvielas padevi. Tas ievērojami vienkāršo uz protonu keramikas kurināmā elementiem balstītas spēkstacijas un vadības sistēmas konstrukciju un tādējādi palielina darbības uzticamību. Tiesa, šāda veida kurināmā elementi šobrīd ir vēsturiski mazāk attīstīti, taču mūsdienu zinātniskie pētījumi ļauj cerēt uz šīs tehnoloģijas augsto potenciālu nākotnē.

Kādas problēmas saistībā ar kurināmā elementiem pašlaik tiek risinātas Urālu federālajā universitātē?

Tagad UrFU zinātnieki kopā ar Krievijas Zinātņu akadēmijas Urālu filiāles Augstas temperatūras elektroķīmijas institūtu (IVTE) strādā pie ļoti efektīvu elektroķīmisko ierīču un autonomu enerģijas ģeneratoru izveides izmantošanai sadalītajā enerģijā. Sadalītās enerģijas spēkstaciju izveide sākotnēji nozīmē hibrīdsistēmu izstrādi, kuru pamatā ir elektroenerģijas ģenerators un uzglabāšanas ierīce, kas ir baterijas. Tajā pašā laikā degvielas šūna darbojas nepārtraukti, nodrošinot slodzi pīķa stundās, un dīkstāves režīmā uzlādē akumulatoru, kas pats var darboties kā rezerve gan liela enerģijas patēriņa gadījumā, gan avārijas situācijās.

Lielākie UrFU un IVTE ķīmiķu panākumi ir gūti cieto oksīdu un protonu keramikas kurināmā elementu izstrādē. Kopš 2016. gada Urālos kopā ar valsts korporāciju Rosatom ir izveidotas pirmās Krievijā spēkstacijas, kuru pamatā ir cietā oksīda kurināmā elementi. Urālu zinātnieku attīstība jau ir izturējusi “pilna mēroga” testus gāzes cauruļvada katodaizsardzības stacijā Uraltransgaz LLC eksperimentālajā vietā. Elektrostacija ar nominālo jaudu 1,5 kilovati strādāja vairāk nekā 10 tūkstošus stundu un parādīja augsto potenciālu šādu ierīču izmantošanai.

UrFU un IVTE kopīgās laboratorijas ietvaros notiek elektroķīmisko ierīču izstrāde uz protonus vadošas keramikas membrānas bāzes. Tas ļaus tuvākajā nākotnē samazināt cietā oksīda kurināmā elementu darba temperatūru no 900 līdz 500 grādiem pēc Celsija un atteikties no ogļūdeņraža degvielas sākotnējās reformēšanas, tādējādi radot rentablus elektroķīmiskos ģeneratorus, kas spēj darboties ārkārtējos apstākļos. attīstīta gāzes piegādes infrastruktūra Krievijā.

Aleksandrs Dubovs

Mobilā elektronika kļūst pieejamāka un izplatītāka katru gadu, ja ne mēnesi. Šeit jūs atradīsiet klēpjdatorus, PDA, digitālās kameras, mobilos tālruņus un daudzas citas noderīgas un ne tik noderīgas ierīces. Un visas šīs ierīces pastāvīgi iegūst jaunas funkcijas, jaudīgākus procesorus, lielākus krāsu ekrānus, bezvadu sakarus, vienlaikus samazinot izmēru. Taču atšķirībā no pusvadītāju tehnoloģijām energotehnoloģijas visai šai mobilajai zvērnīcai neattīstās lēcieniem un robežām.

Parastās baterijas un uzlādējamās baterijas kļūst acīmredzami nepietiekamas, lai jebkurā ievērojamā laika periodā nodrošinātu jaunākos sasniegumus elektronikas nozarē. Un bez uzticamiem un ietilpīgiem akumulatoriem tiek zaudēta visa mobilitātes un bezvadu savienojuma jēga. Tātad datoru nozare arvien aktīvāk strādā pie problēmas alternatīvi enerģijas avoti. Un šodien šeit ir visdaudzsološākais virziens degvielas šūnas.

Kurināmā elementu darbības pamatprincipu atklāja britu zinātnieks sers Viljams Grovs 1839. gadā. Viņš ir pazīstams kā "degvielas šūnas" tēvs. Viljams Grovs ražoja elektroenerģiju, pārveidojot, lai iegūtu ūdeņradi un skābekli. Atvienojis akumulatoru no elektrolītiskās šūnas, Grūvs pārsteigts atklāja, ka elektrodi sāk absorbēt atbrīvoto gāzi un radīt strāvu. Procesa atvēršana ūdeņraža elektroķīmiskā "aukstā" sadedzināšana kļuva par nozīmīgu notikumu enerģētikas nozarē, un pēc tam tādi slaveni elektroķīmiķi kā Ostvalds un Nernsts spēlēja lielu lomu kurināmā elementu teorētisko pamatu izstrādē un praktiskajā ieviešanā un paredzēja viņiem lielu nākotni.

Es pats termins "degvielas šūna" parādījās vēlāk - to 1889. gadā ierosināja Ludvigs Monds un Čārlzs Langers, kuri mēģināja izveidot ierīci elektroenerģijas ražošanai no gaisa un ogļu gāzes.

Normālas sadegšanas laikā skābeklī notiek organiskā kurināmā oksidēšanās, un degvielas ķīmiskā enerģija tiek neefektīvi pārveidota siltumenerģija. Bet izrādījās, ka ir iespējams veikt oksidācijas reakciju, piemēram, ūdeņradi ar skābekli, elektrolīta vidē un elektrodu klātbūtnē iegūt elektrisko strāvu. Piemēram, padodot ūdeņradi elektrodam, kas atrodas sārmaina vide, mēs iegūstam elektronus:

2H2 + 4OH- → 4H2O + 4e-

kas, ejot caur ārējo ķēdi, nonāk pretējā elektrodā, uz kuru plūst skābeklis un kur notiek reakcija: 4e- + O2 + 2H2O → 4OH-

Redzams, ka iegūtā reakcija 2H2 + O2 → H2O ir tāda pati kā parastās sadegšanas laikā, bet kurināmā elementā vai citādi - in elektroķīmiskais ģenerators, rezultāts ir elektriskā strāva ar lielu efektivitāti un daļēji siltumu. Ņemiet vērā, ka kurināmā elementos kā degvielu var izmantot arī ogles, oglekļa monoksīdu, spirtus, hidrazīnu un citas organiskas vielas, bet kā oksidētājus — gaisu, ūdeņraža peroksīdu, hloru, bromu, slāpekļskābi utt.

Kurināmā elementu attīstība enerģiski turpinājās gan ārzemēs, gan Krievijā un pēc tam PSRS. Starp zinātniekiem, kuri sniedza lielu ieguldījumu kurināmā elementu izpētē, mēs atzīmējam V. Jaco, P. Yablochkov, F. Bacon, E. Bauer, E. Justi, K. Cordesh. Pagājušā gadsimta vidū sākās jauns uzbrukums kurināmā elementu problēmām. Daļēji tas ir saistīts ar jaunu ideju, materiālu un tehnoloģiju rašanos aizsardzības pētījumu rezultātā.

Viens no zinātniekiem, kurš spēra lielu soli kurināmā elementu attīstībā, bija P. M. Spiridonovs. Spiridonova ūdeņraža-skābekļa elementi deva strāvas blīvumu 30 mA/cm2, kas tolaik tika uzskatīts par lielu sasniegumu. Četrdesmitajos gados O. Davtjans izveidoja iekārtu ogļu gazifikācijā iegūtas ģeneratora gāzes elektroķīmiskai sadedzināšanai. Par katru elementa tilpuma kubikmetru Davtjans saņēma 5 kW jaudu.

Tas bija pirmā cietā elektrolīta kurināmā šūna. Tam bija augsta efektivitāte, taču laika gaitā elektrolīts kļuva nederīgs un bija jāmaina. Pēc tam Davtjans piecdesmito gadu beigās izveidoja jaudīgu instalāciju, kas vada traktoru. Tajos pašos gados angļu inženieris T. Bēkons projektēja un uzbūvēja kurināmā elementu akumulatoru ar kopējo jaudu 6 kW un efektivitāti 80%, kas darbojas ar tīru ūdeņradi un skābekli, bet jaudas un svara attiecība akumulators izrādījās pārāk mazs - šādi elementi nebija piemēroti praktisks pielietojums un pārāk dārgi.

Nākamajos gados vientuļnieku laiks pagāja. Kosmosa kuģu radītāji sāka interesēties par degvielas šūnām. Kopš 60. gadu vidus kurināmā elementu izpētē ir ieguldīti miljoniem dolāru. Tūkstošiem zinātnieku un inženieru darbs ļāva sasniegt jaunu līmeni, un 1965. g. degvielas šūnas tika pārbaudītas Amerikas Savienotajās Valstīs uz Gemini 5 kosmosa kuģa, bet vēlāk ar Apollo kosmosa kuģi lidojumiem uz Mēnesi un Shuttle programmas ietvaros.

PSRS NPO Kvant tika izstrādātas degvielas šūnas, arī izmantošanai kosmosā. Tajos gados jau bija parādījušies jauni materiāli - cietie polimēru elektrolīti, kuru pamatā ir jonu apmaiņas membrānas, jauni katalizatoru veidi, elektrodi. Tomēr darba strāvas blīvums bija neliels - diapazonā no 100-200 mA/cm2, un platīna saturs uz elektrodiem bija vairāki g/cm2. Bija daudz problēmu, kas saistītas ar izturību, stabilitāti un drošību.

Nākamais kurināmā elementu straujās attīstības posms sākās 90. gados. pagājušajā gadsimtā un turpinās līdz mūsdienām. To izraisa vajadzība pēc jauniem efektīviem enerģijas avotiem saistībā, no vienas puses, ar globālo vides problēma siltumnīcefekta gāzu emisiju palielināšanās, kas rodas fosilā kurināmā sadedzināšanas rezultātā, un, no otras puses, šādas degvielas rezervju izsīkšana. Tā kā kurināmā elementā ūdeņraža sadegšanas galaprodukts ir ūdens, tie tiek uzskatīti par tīrākajiem vides ietekmes ziņā. Galvenā problēma ir tikai atrast efektīvu un lētu veidu, kā ražot ūdeņradi.

Miljardiem dolāru finanšu ieguldījumiem kurināmā elementu un ūdeņraža ģeneratoru izstrādē vajadzētu radīt tehnoloģisku izrāvienu un padarīt to izmantošanu ikdienas dzīvē par realitāti: mobilo tālruņu šūnās, automašīnās, spēkstacijās. Jau tagad demonstrē tādus automobiļu giganti kā Ballard, Honda, Daimler Chrysler un General Motors automašīnas un autobusi, kurus darbina 50 kW degvielas šūnas. Ir attīstījušies vairāki uzņēmumi demonstrācijas spēkstacijas, kurās izmanto kurināmā elementus ar cieto oksīda elektrolītu ar jaudu līdz 500 kW. Taču, neskatoties uz ievērojamo sasniegumu degvielas elementu īpašību uzlabošanā, joprojām ir jāatrisina daudzas problēmas, kas saistītas ar to izmaksām, uzticamību un drošību.

Degvielas šūnā, atšķirībā no baterijām un akumulatoriem, no ārpuses tiek piegādāta gan degviela, gan oksidētājs. Degvielas šūna tikai veicina reakciju un ideālos apstākļos varētu darboties gandrīz mūžīgi. Šīs tehnoloģijas skaistums ir tāds, ka šūna faktiski sadedzina degvielu un tieši pārvērš atbrīvoto enerģiju elektroenerģijā. Kad degviela tiek tieši sadedzināta, tā tiek oksidēta ar skābekli, un izdalītais siltums tiek izmantots lietderīga darba veikšanai.

Kurināmā šūnā, tāpat kā akumulatoros, degvielas oksidēšanās un skābekļa samazināšanas reakcijas ir telpiski nošķirtas, un “sadegšanas” process notiek tikai tad, ja šūna piegādā slodzei strāvu. Tas ir gluži kā dīzeļa elektroģenerators, tikai bez dīzeļa un ģeneratora. Un arī bez dūmiem, trokšņiem, pārkaršanas un ar daudz ko citu augsta efektivitāte. Pēdējais skaidrojams ar to, ka, pirmkārt, nav starpmehānisku ierīču un, otrkārt, degvielas šūna nav siltuma dzinējs un rezultātā nepakļaujas Karno likumam (tas ir, tās efektivitāti nenosaka temperatūras starpība).

Kurināmā elementos skābekli izmanto kā oksidētāju. Turklāt, tā kā gaisā ir pietiekami daudz skābekļa, nav jāuztraucas par oksidētāja piegādi. Kas attiecas uz degvielu, tas ir ūdeņradis. Tātad reakcija notiek degvielas šūnā:

2H2 + O2 → 2H2O + elektrība + siltums.

Rezultāts ir noderīga enerģija un ūdens tvaiki. Vienkāršākais savā dizainā ir protonu apmaiņas membrānas degvielas šūna(skat. 1. attēlu). Tas darbojas šādi: ūdeņradis, kas nonāk elementā, katalizatora ietekmē sadalās elektronos un pozitīvi lādētos ūdeņraža jonos H+. Tad tiek izmantota īpaša membrāna, kas spēlē elektrolīta lomu parastajā akumulatorā. Sakarā ar to ķīmiskais sastāvs tas ļauj protoniem iziet cauri, bet saglabā elektronus. Tādējādi uz anoda uzkrātie elektroni rada lieko negatīvo lādiņu, un ūdeņraža joni rada pozitīvu lādiņu uz katoda (spriegums pāri elementam ir aptuveni 1 V).

Lai radītu lielu jaudu, kurināmā elementu samontē no daudzām šūnām. Ja elementu savienojat ar slodzi, elektroni caur to plūdīs uz katodu, radot strāvu un pabeidzot ūdeņraža oksidēšanas procesu ar skābekli. Uz oglekļa šķiedras nogulsnētās platīna mikrodaļiņas parasti izmanto kā katalizatoru šādos kurināmā elementos. Pateicoties savai struktūrai, šāds katalizators ļauj gāzei un elektrībai labi iziet cauri. Membrāna parasti ir izgatavota no sēru saturoša polimēra Nafion. Membrānas biezums ir milimetra desmitdaļas. Reakcijas laikā, protams, izdalās arī siltums, bet ne tik daudz, tāpēc darba temperatūra tiek uzturēta 40-80°C robežās.

1. att. Kurināmā elementa darbības princips

Ir arī citi kurināmā elementu veidi, kas galvenokārt atšķiras ar izmantotā elektrolīta veidu. Gandrīz visiem tiem kā degviela ir nepieciešams ūdeņradis, tāpēc rodas loģisks jautājums: kur to iegūt. Protams, būtu iespējams izmantot saspiestu ūdeņradi no baloniem, taču uzreiz rodas problēmas, kas saistītas ar šīs viegli uzliesmojošās gāzes transportēšanu un uzglabāšanu zem augsta spiediena. Protams, ūdeņradi var izmantot saistītā veidā, tāpat kā metāla hidrīda akumulatoros. Taču uzdevums to iegūt un transportēt joprojām paliek, jo infrastruktūra ūdeņraža uzpildei nepastāv.

Taču arī šeit ir risinājums – šķidro ogļūdeņražu degvielu var izmantot kā ūdeņraža avotu. Piemēram, etilspirts vai metilspirts. Tiesa, tam nepieciešama speciāla papildu ierīce – degvielas pārveidotājs, kad paaugstināta temperatūra(metanolam tas būs kaut kur ap 240°C), pārvēršot spirtus gāzveida H2 un CO2 maisījumā. Bet šajā gadījumā jau ir grūtāk domāt par pārnesamību - šādas ierīces ir labi izmantot kā stacionāras vai, bet kompaktām mobilajām iekārtām nepieciešams kaut kas mazāk apjomīgs.

Un šeit mēs nonākam tieši pie ierīces, kuru gandrīz visi attīsta ar briesmīgu spēku. lielākajiem ražotājiem elektronika - metanola degvielas šūna(2. attēls).

2. att. Metanola degvielas šūnas darbības princips

Galvenā atšķirība starp ūdeņraža un metanola kurināmā elementiem ir izmantotais katalizators. Katalizators metanola degvielas šūnā ļauj izņemt protonus tieši no spirta molekulas. Līdz ar to jautājums ar degvielu ir atrisināts - metilspirts tiek masveidā ražots ķīmiskajai rūpniecībai, to ir viegli uzglabāt un transportēt, un, lai uzlādētu metanola kurināmā elementu, pietiek vienkārši nomainīt degvielas kasetni. Tiesa, ir viens būtisks trūkums – metanols ir toksisks. Turklāt metanola kurināmā elementa efektivitāte ir ievērojami zemāka nekā ūdeņraža elementam.

Rīsi. 3. Metanola degvielas šūna

Visvilinošākā iespēja ir izmantot etilspirtu kā degvielu, jo jebkura sastāva un stipruma alkoholisko dzērienu ražošana un izplatīšana ir labi zināma visā pasaulē. Taču etanola kurināmā elementu efektivitāte diemžēl ir pat zemāka nekā metanola.

Kā jau tika atzīmēts daudzu gadu attīstības gaitā kurināmā elementu jomā, Dažādi veidi degvielas šūnas. Degvielas šūnas klasificē pēc elektrolīta un degvielas veida.

1. Cietais polimēra ūdeņraža-skābekļa elektrolīts.

2. Cietie polimēru metanola kurināmā elementi.

3. Sārma elektrolītu šūnas.

4. Fosforskābes kurināmā elementi.

5. Degvielas elementi, kuru pamatā ir izkausēti karbonāti.

6. Cietā oksīda kurināmā elementi.

Ideālā gadījumā kurināmā elementu efektivitāte ir ļoti augsta, bet reālos apstākļos ir zaudējumi, kas saistīti ar nelīdzsvarotiem procesiem, piemēram: omi zudumi elektrolīta un elektrodu īpatnējās vadītspējas dēļ, aktivācijas un koncentrācijas polarizācija un difūzijas zudumi. Rezultātā daļa kurināmā elementos saražotās enerģijas tiek pārvērsta siltumā. Speciālistu pūles ir vērstas uz šo zaudējumu samazināšanu.

Galvenais omu zudumu avots, kā arī kurināmā elementu augstās cenas iemesls ir perfluorētas sulfona katjonu apmaiņas membrānas. Šobrīd tiek meklēti alternatīvi, lētāki protonus vadoši polimēri. Tā kā šo membrānu (cieto elektrolītu) vadītspēja sasniedz pieņemamu vērtību (10 Ohm/cm) tikai ūdens klātbūtnē, kurināmā elementam pievadītās gāzes ir papildus jāmitrina speciālā iekārtā, kas arī palielina iekārtas izmaksas. sistēma. Katalītiskos gāzes difūzijas elektrodos galvenokārt tiek izmantots platīns un daži citi cēlmetāli, un līdz šim tiem nav atrasts aizstājējs. Lai gan platīna saturs kurināmā elementos ir vairāki mg/cm2, lieliem akumulatoriem tā daudzums sasniedz desmitiem gramu.

Projektējot kurināmā elementus, liela uzmanība tiek pievērsta siltuma noņemšanas sistēmai, jo pie liela strāvas blīvuma (līdz 1A/cm2) sistēma pati uzsilst. Dzesēšanai tiek izmantots ūdens, kas cirkulē kurināmā elementā pa īpašiem kanāliem, un pie mazām jaudām - gaisa pūšanu.

Tātad, moderna sistēma Elektroķīmiskais ģenerators papildus pašam kurināmā elementa akumulatoram ir “aizaudzis” ar daudzām palīgierīcēm, piemēram: sūkņiem, gaisa padeves kompresoru, ūdeņraža iesmidzināšanu, gāzes mitrinātāju, dzesēšanas bloku, gāzes noplūdes uzraudzības sistēmu, DC-AC pārveidotājs, vadības procesors utt. Tas viss noved pie tā, ka kurināmā elementu sistēmas izmaksas 2004.-2005.gadā bija 2-3 tūkstoši $/kW. Pēc ekspertu domām, kurināmā elementi kļūs pieejami izmantošanai transporta un stacionārajās elektrostacijās par cenu 50-100 USD/kW.

Kurināmā elementu ievadīšanai ikdienas dzīve, kopā ar lētākiem komponentiem, mums jāgaida jaunas oriģinālas idejas un pieejas. It īpaši, lielas cerības kas saistīti ar nanomateriālu un nanotehnoloģiju izmantošanu. Piemēram, vairāki uzņēmumi nesen ir paziņojuši par īpaši efektīvu katalizatoru izveidi, jo īpaši skābekļa elektrodiem, kuru pamatā ir dažādu metālu nanodaļiņu kopas. Turklāt ir saņemti ziņojumi par bezmembrānu kurināmā elementu konstrukcijām, kurās šķidrā degviela(piemēram, metanols) tiek piegādāts kurināmā elementam kopā ar oksidētāju. Interesanta ir arī jaunā koncepcija par biodegvielas šūnām, kas darbojas piesārņotos ūdeņos un patērē izšķīdušo gaisa skābekli kā oksidētāju un organiskos piemaisījumus kā degvielu.

Pēc ekspertu domām, tuvāko gadu laikā kurināmā elementi nonāks masu tirgū. Patiešām, viens pēc otra izstrādātāji pārvar tehniskās problēmas, ziņo par panākumiem un prezentē kurināmā elementu prototipus. Piemēram, Toshiba demonstrēja gatavu metanola degvielas šūnas prototipu. Tā izmērs ir 22x56x4,5 mm, un tā jauda ir aptuveni 100 mW. Viena uzpilde ar 2 kubiņiem koncentrēta (99,5%) metanola ir pietiekama 20 MP3 atskaņotāja darbības stundām. Toshiba ir izlaidusi komerciālu degvielas šūnu mobilo tālruņu darbināšanai. Atkal tā pati Toshiba demonstrēja klēpjdatoru darbināšanas šūnu, kuras izmēri ir 275x75x40 mm, ļaujot datoram darboties 5 stundas ar vienu uzlādi.

Vēl viens japāņu uzņēmums Fujitsu neatpaliek no Toshiba. 2004. gadā viņa arī ieviesa elementu, kas darbojas 30% metanola ūdens šķīdumā. Šī degvielas šūna darbojās ar vienu 300 ml uzlādi 10 stundas un ražoja 15 W jaudu.

Casio izstrādā kurināmā elementu, kurā metanolu vispirms pārvērš H2 un CO2 gāzu maisījumā miniatūrā degvielas pārveidotājā un pēc tam ievada degvielas šūnā. Demonstrācijas laikā Casio prototips 20 stundas darbināja klēpjdatoru.

Samsung arī iezīmējās kurināmā elementu jomā – 2004. gadā tas demonstrēja savu 12 W prototipu, kas paredzēts klēpjdatora darbināšanai. Kopumā Samsung plāno izmantot degvielas elementus galvenokārt ceturtās paaudzes viedtālruņos.

Jāteic, ka Japānas kompānijas kopumā ļoti rūpīgi piegāja kurināmā elementu attīstībai. Jau 2003. gadā tādi uzņēmumi kā Canon, Casio, Fujitsu, Hitachi, Sanyo, Sharp, Sony un Toshiba apvienoja spēkus, lai izstrādātu vienotu degvielas elementu standartu klēpjdatoriem, mobilajiem tālruņiem, plaukstdatoriem un citiem. elektroniskās ierīces. Amerikāņu kompānijas, kuru arī šajā tirgū ir daudz, pārsvarā strādā saskaņā ar līgumiem ar militārpersonām un izstrādā kurināmā elementus amerikāņu karavīru elektrifikācijai.

Vācieši daudz neatpaliek – uzņēmums Smart Fuel Cell pārdod kurināmā elementus mobilā biroja darbināšanai. Ierīci sauc Smart Fuel Cell C25, tās izmēri ir 150x112x65 mm, un tā var nodrošināt līdz 140 vatstundām uz vienu uzpildīšanu. Tas ir pietiekami, lai klēpjdators darbinātu aptuveni 7 stundas. Pēc tam kārtridžu var nomainīt un turpināt darbu. Metanola kārtridža izmērs ir 99x63x27 mm, un tas sver 150 g. Pati sistēma sver 1,1 kg, tāpēc to nevar saukt par pilnībā pārnēsājamu, taču tā joprojām ir diezgan pilnīga un ērta ierīce. Uzņēmums arī izstrādā degvielas moduli profesionālu videokameru darbināšanai.

Kopumā kurināmā elementi ir gandrīz ienākuši mobilās elektronikas tirgū. Ražotājiem vēl jāatrisina pēdējās tehniskās problēmas pirms masveida ražošanas uzsākšanas.

Pirmkārt, ir jāatrisina jautājums par kurināmā elementu miniaturizāciju. Galu galā, jo mazāka ir degvielas šūna, jo mazāka jauda var ražot - tāpēc pastāvīgi tiek izstrādāti jauni katalizatori un elektrodi, kas ļauj maksimāli palielināt darba virsmu ar maziem izmēriem. Šeit ļoti noder jaunākie sasniegumi nanotehnoloģiju un nanomateriālu (piemēram, nanocauruļu) jomā. Atkal, lai miniaturizētu elementu cauruļvadus (degvielas un ūdens sūkņus, dzesēšanas un degvielas pārveidošanas sistēmas), arvien vairāk tiek izmantoti mikroelektromehānikas sasniegumi.

Otra svarīga problēma, kas jārisina, ir cena. Galu galā ļoti dārgs platīns tiek izmantots kā katalizators lielākajā daļā degvielas elementu. Atkal daži ražotāji cenšas maksimāli izmantot jau labi izveidotās silīcija tehnoloģijas.

Kas attiecas uz citām kurināmā elementu izmantošanas jomām, kurināmā elementi tur jau ir diezgan stabili nostiprinājušies, lai gan tie vēl nav kļuvuši plaši izplatīti ne enerģētikā, ne transportā. Jau tagad daudzi autoražotāji ir prezentējuši savus konceptauto, ko darbina degvielas šūnas. Degvielas šūnu autobusi kursē vairākās pilsētās visā pasaulē. Canadian Ballard Power Systems ražo virkni stacionāru ģeneratoru ar jaudu no 1 līdz 250 kW. Tajā pašā laikā kilovatu ģeneratori ir paredzēti, lai nekavējoties apgādātu vienu dzīvokli ar elektrību, siltumu un karsto ūdeni.

Pēdējā laikā degvielas elementu tēma ir visiem uz lūpām. Un tas nav pārsteidzoši, līdz ar šīs tehnoloģijas ienākšanu elektronikas pasaulē, tā ir radījusi jaunu dzimšanu. Pasaules līderi mikroelektronikas jomā sacenšas, lai prezentētu savu nākotnes produktu prototipus, kuros tiks integrētas viņu pašu mini spēkstacijas. No vienas puses, tam vajadzētu atslābināt saiti mobilās ierīces līdz “ligzdai”, un, no otras puses, pagarina to mūžu akumulatora darbības laiks.

Turklāt daži no tiem strādā uz etanola bāzes, tāpēc šo tehnoloģiju attīstība ir tiešs ieguvums alkoholisko dzērienu ražotājiem - pēc desmitiem gadiem pie vīna darītavas sastāsies “IT speciālistu” rindas, kas stāvēs uz nākamo “devu” viņu klēpjdatoram.

Mēs nevaram palikt prom no kurināmā elementu "drudža", kas ir pārņēmis augsto tehnoloģiju nozari, un mēs centīsimies noskaidrot, kas ir šī tehnoloģija, ar ko to ēd un kad mēs varam sagaidīt, ka tā ieradīsies. "Sabiedriskā ēdināšana." Šajā materiālā mēs apskatīsim kurināmā elementu ceļu no šīs tehnoloģijas atklāšanas līdz mūsdienām. Mēģināsim izvērtēt arī to ieviešanas un attīstības perspektīvas nākotnē.

Kā bija

Pirmo reizi kurināmā elementa principu tālajā 1838. gadā aprakstīja Kristians Frīdrihs Šonbeins, un gadu vēlāk Philosophical Journal publicēja viņa rakstu par šo tēmu. Tomēr tie bija tikai teorētiski pētījumi. Pirmā strādājošā degvielas šūna tika ražota 1843. gadā Velsas zinātnieka sera Viljama Roberta Grova laboratorijā. To veidojot, izgudrotājs izmantojis materiālus, kas līdzīgi mūsdienu fosforskābes baterijās. Sera Grova degvielas šūnu vēlāk uzlaboja V. Tomass Grubs. 1955. gadā šis ķīmiķis, strādājot leģendārajā uzņēmumā General Electric, izmantoja sulfonētu polistirola jonu apmaiņas membrānu kā elektrolītu degvielas šūnā. Tikai trīs gadus vēlāk viņa kolēģis Leonards Niedrahs ierosināja tehnoloģiju platīna novietošanai uz membrānas, kas darbojās kā katalizators ūdeņraža oksidācijas un skābekļa absorbcijas procesā.

Kurināmā elementu "tēvs" Kristians Šēnbeins

Šie principi veidoja pamatu jaunas paaudzes kurināmā elementiem, ko to radītāju vārdā sauca par Grub-Nidrach šūnām. General Electric turpināja attīstību šajā virzienā, kuras ietvaros ar NASA un aviācijas giganta McDonnell Aircraft palīdzību tika izveidota pirmā komerciālā degvielas šūna. Jaunā tehnoloģija piesaistīja uzmanību ārzemēs. Un jau 1959. gadā brits Frensiss Tomass Bēkons ieviesa stacionāru degvielas šūnu ar jaudu 5 kW. Viņa patentētās izstrādes pēc tam licencēja amerikāņi un izmantoja NASA kosmosa kuģos enerģijas un dzeramā ūdens sistēmās. Tajā pašā gadā amerikānis Harijs Ihrigs uzbūvēja pirmo degvielas šūnu traktoru (kopējā jauda 15 kW). Kālija hidroksīds tika izmantots kā elektrolīts akumulatoros, un saspiests ūdeņradis un skābeklis tika izmantoti kā reaģenti.

Pirmo reizi stacionāro kurināmā elementu ražošanu komerciāliem nolūkiem uzsāka uzņēmums UTC Power, kas piedāvāja rezerves elektroapgādes sistēmas slimnīcām, universitātēm un biznesa centriem. Šis uzņēmums, pasaules līderis šajā jomā, joprojām ražo līdzīgus risinājumus ar jaudu līdz 200 kW. Tas ir arī galvenais NASA degvielas elementu piegādātājs. Tās produkti tika plaši izmantoti Apollo kosmosa programmas laikā un joprojām ir pieprasīti Space Shuttle programmā. UTC Power piedāvā arī "preču" degvielas elementus, kas tiek plaši izmantoti transportlīdzekļos. Viņa bija pirmā, kas izveidoja kurināmā elementu, kas ļauj ģenerēt strāvu zem nulles temperatūrā, izmantojot protonu apmaiņas membrānu.

Kā tas strādā

Pētnieki eksperimentēja ar dažādām vielām kā reaģentiem. Tomēr kurināmā elementu darbības pamatprincipi, neskatoties uz būtiski atšķirīgajām darbības īpašībām, paliek nemainīgi. Jebkura kurināmā šūna ir elektroķīmiskas enerģijas pārveidošanas ierīce. Tas ražo elektroenerģiju no noteikta daudzuma degvielas (anoda pusē) un oksidētāja (katoda pusē). Reakcija notiek elektrolīta klātbūtnē (viela, kas satur brīvus jonus un darbojas kā elektriski vadoša vide). Principā jebkurā šādā ierīcē tajā iekļūst noteikti reaģenti un to reakcijas produkti, kas tiek noņemti pēc elektroķīmiskās reakcijas. Elektrolīts iekšā šajā gadījumā kalpo tikai kā vide reaģentu mijiedarbībai un nemainās degvielas šūnā. Pamatojoties uz šo shēmu, ideālai kurināmā elementam jādarbojas tik ilgi, kamēr ir reakcijai nepieciešamo vielu piegāde.

Šeit nevajadzētu jaukt kurināmā elementus ar parastajiem akumulatoriem. Pirmajā gadījumā, lai ražotu elektroenerģiju, tiek patērēta noteikta “degviela”, kas pēc tam atkal jāuzpilda. Galvanisko elementu gadījumā elektroenerģiju uzglabā slēgtā ķīmiskajā sistēmā. Akumulatoru gadījumā strāvas pieslēgšana ļauj notikt reversai elektroķīmiskai reakcijai un atgriezt reaģentus to sākotnējā stāvoklī (t.i., uzlādēt). Iespējamas dažādas degvielas un oksidētāja kombinācijas. Piemēram, ūdeņraža degvielas šūnā kā reaģenti tiek izmantots ūdeņradis un skābeklis (oksidētājs). Hidrokarbonātus un spirtus bieži izmanto kā degvielu, un gaiss, hlors un hlora dioksīds darbojas kā oksidētāji.

Katalīzes reakcija, kas notiek kurināmā elementā, izsit elektronus un protonus no degvielas, un kustīgie elektroni veido elektrisko strāvu. Platīnu vai tā sakausējumus parasti izmanto kā katalizatoru, kas paātrina reakciju kurināmā elementos. Cits katalītiskais process atgriež elektronus, apvienojot tos ar protoniem un oksidētāju, kā rezultātā rodas reakcijas produkti (emisijas). Parasti šīs emisijas ir vienkāršas vielas: ūdens un oglekļa dioksīds.

Tradicionālajā protonu apmaiņas membrānas degvielas šūnā (PEMFC) polimēra protonus vadoša membrāna atdala anoda un katoda puses. No katoda puses ūdeņradis izkliedējas uz anoda katalizatoru, kur pēc tam no tā tiek atbrīvoti elektroni un protoni. Pēc tam protoni caur membrānu nonāk katodā, un elektroni, kas nespēj sekot protoniem (membrāna ir elektriski izolēta), tiek novirzīti caur ārējo slodzes ķēdi (barošanas sistēmu). Katoda katalizatora pusē skābeklis reaģē ar protoniem, kas iet cauri membrānai, un elektroniem, kas nonāk caur ārējo slodzes ķēdi. Šī reakcija rada ūdeni (tvaiku vai šķidruma veidā). Piemēram, reakcijas produkti kurināmā elementos, kuros izmanto ogļūdeņražu degvielu (metanolu, dīzeļdegvielu), ir ūdens un oglekļa dioksīds.

Gandrīz visu veidu kurināmā elementi cieš no elektriskiem zudumiem, ko izraisa gan kurināmā elementa kontaktu un elementu dabiskā pretestība, gan elektriskā pārspriegums (papildu enerģija, kas nepieciešama sākotnējās reakcijas veikšanai). Dažos gadījumos no šiem zaudējumiem nav iespējams pilnībā izvairīties un dažreiz “spēle nav sveces vērta”, taču visbiežāk tos var samazināt līdz pieņemamam minimumam. Šīs problēmas risināšanas iespēja ir izmantot šo ierīču komplektus, kuros kurināmā elementus atkarībā no prasībām elektroapgādes sistēmai var pieslēgt paralēli (lielāka strāva) vai virknē (augstāks spriegums).

Kurināmā elementu veidi

Ir ļoti daudz kurināmā elementu veidu, taču mēs mēģināsim īsi apspriest visbiežāk sastopamos.

Sārmainās kurināmā elementi (AFC)

Sārma vai sārma kurināmā elementi, ko britu "tēva" vārdā dēvē arī par Bekona šūnām, ir viena no visattīstītākajām kurināmā elementu tehnoloģijām. Tieši šīs ierīces palīdzēja cilvēkam spert kāju uz Mēness. Kopumā NASA ir izmantojusi šāda veida kurināmā elementus kopš pagājušā gadsimta 60. gadu vidus. AFC patērē ūdeņradi un tīru skābekli, ražojot dzeramo ūdeni, siltumu un elektrību. Lielā mērā pateicoties tam, ka šī tehnoloģija ir labi attīstīta, tai ir viens no augstākajiem efektivitātes rādītājiem starp līdzīgām sistēmām (potenciāli aptuveni 70%).

Tomēr šai tehnoloģijai ir arī savi trūkumi. Tā kā par elektrolītu tiek izmantota šķidra sārmaina viela, kas nebloķē oglekļa dioksīdu, kālija hidroksīds (viena no izmantotā elektrolīta iespējām) var reaģēt ar šo parastā gaisa komponentu. Rezultāts var būt toksisks savienojums, ko sauc par kālija karbonātu. Lai no tā izvairītos, ir nepieciešams izmantot vai nu tīru skābekli, vai attīrīt gaisu no oglekļa dioksīda. Protams, tas ietekmē šādu ierīču izmaksas. Neskatoties uz to, AFC ir lētākās kurināmā šūnas, kas šodien ir pieejamas.

Tiešās borhidrīda kurināmā šūnas (DBFC)

Šis sārmainās kurināmā elementu apakštips kā degvielu izmanto nātrija borhidrīdu. Tomēr atšķirībā no parastajiem ūdeņraža bāzes AFC šai tehnoloģijai ir viena būtiska priekšrocība – nepastāv toksisku savienojumu veidošanās risks pēc saskares ar oglekļa dioksīds. Tomēr tā reakcijas produkts ir viela boraks, ko plaši izmanto mazgāšanas līdzekļos un ziepēs. Boraks ir salīdzinoši netoksisks.

DBFC var izgatavot pat lētāk nekā tradicionālās degvielas šūnas, jo tiem nav nepieciešami dārgi platīna katalizatori. Turklāt tiem ir lielāks enerģijas blīvums. Tiek lēsts, ka kilograma nātrija borhidrīda ražošana maksā 50 USD, bet, ja organizējam tā masveida ražošanu un organizējam boraksa pārstrādi, tad šo līmeni var samazināt 50 reizes.

Metāla hidrīda kurināmā elementi (MHFC)

Šī sārmainās kurināmā elementu apakšklase pašlaik tiek aktīvi pētīta. Šo ierīču īpaša iezīme ir spēja ķīmiski uzglabāt ūdeņradi degvielas elementa iekšpusē. Tiešā borhidrīda kurināmā elementam ir tāda pati spēja, taču atšķirībā no tā MHFC ir piepildīts ar tīru ūdeņradi.

Šo kurināmā elementu raksturīgās īpašības ir šādas:

• spēja uzlādēt no elektroenerģijas;
• darbs zemā temperatūrā - līdz -20°C;
• ilgtermiņa uzglabāšana;
• ātrs "aukstais" starts;
• spēja kādu laiku strādāt bez ārēja ūdeņraža avota (degvielas maiņas laikā).

Neskatoties uz to, ka daudzi uzņēmumi strādā pie masveida MHFC radīšanas, prototipu efektivitāte nav pietiekami augsta, salīdzinot ar konkurējošām tehnoloģijām. Viens no labākajiem šo kurināmā elementu strāvas blīvumiem ir 250 miliampēri uz kvadrātcentimetru, savukārt parastās PEMFC degvielas šūnas nodrošina strāvas blīvumu 1 ampēri uz kvadrātcentimetru.

Elektrogalvaniskās degvielas šūnas (EGFC)

Ķīmiskajā reakcijā EGFC ir iesaistīts kālija hidroksīds un skābeklis. Tas rada elektrisko strāvu starp svina anodu un apzeltīto katodu. Elektrogalvaniskās degvielas šūnas radītais spriegums ir tieši proporcionāls skābekļa daudzumam. Šī funkcija ir ļāvusi EGFC plaši izmantot kā skābekļa koncentrācijas pārbaudes ierīces akvalangā un medicīnas iekārtās. Bet tieši šīs atkarības dēļ kālija hidroksīda kurināmā elementiem ir ļoti ierobežots efektīvas darbības periods (kamēr skābekļa koncentrācija ir augsta).

Pirmās sertificētās ierīces skābekļa koncentrācijas pārbaudei EGFC kļuva plaši pieejamas 2005. gadā, taču toreiz neieguva lielu popularitāti. Divus gadus vēlāk izlaists ievērojami pārveidots modelis bija daudz veiksmīgāks un pat saņēma balvu par “inovāciju” specializētā niršanas izstādē Floridā. Pašlaik tos izmanto tādas organizācijas kā NOAA (Nacionālā okeānu un atmosfēras pārvalde) un DDRC (Niršanas slimību pētniecības centrs).

Tiešās skudrskābes degvielas šūnas (DFAFC)

Šīs degvielas šūnas ir PEMFC ierīču apakštips ar tiešu skudrskābes iesmidzināšanu. Pateicoties to specifiskajām īpašībām, šīm degvielas šūnām ir liela iespēja nākotnē kļūt par galveno portatīvās elektronikas, piemēram, klēpjdatoru, mobilo tālruņu u.c., barošanas līdzekli.

Tāpat kā metanols, skudrskābe tiek tieši ievadīta degvielas šūnā bez īpašas attīrīšanas stadijas. Arī šīs vielas uzglabāšana ir daudz drošāka nekā, piemēram, ūdeņradis, un tai nav nepieciešami īpaši uzglabāšanas apstākļi: skudrskābe normālā temperatūrā ir šķidrums. Turklāt šai tehnoloģijai ir divas nenoliedzamas priekšrocības salīdzinājumā ar tiešo metanola kurināmā elementiem. Pirmkārt, atšķirībā no metanola, skudrskābe neizplūst caur membrānu. Tāpēc DFAFC efektivitātei pēc definīcijas vajadzētu būt augstākai. Otrkārt, spiediena samazināšanas gadījumā skudrskābe nav tik bīstama (metanols var izraisīt aklumu, bet lielās devās - nāvi).

Interesanti, ka vēl nesen daudzi zinātnieki neuzskatīja, ka šai tehnoloģijai ir praktiska nākotne. Iemesls, kas daudzus gadus mudināja pētniekus "izbeigt skudrskābi", bija lielais elektroķīmiskais pārspriegums, kas izraisīja ievērojamus elektrības zudumus. Taču nesenie eksperimenti ir parādījuši, ka šīs neefektivitātes iemesls bija platīna kā katalizatora izmantošana, ko tradicionāli šim nolūkam plaši izmanto kurināmā elementos. Pēc tam, kad Ilinoisas Universitātes zinātnieki veica virkni eksperimentu ar citiem materiāliem, tika konstatēts, ka, izmantojot palādiju kā katalizatoru, DFAFC veiktspēja bija augstāka nekā līdzvērtīgām taisnām metanola degvielas šūnām. Šobrīd tiesības uz šo tehnoloģiju pieder amerikāņu kompānijai Tekion, kas piedāvā savu Formira Power Pack produktu līniju mikroelektronikas ierīcēm. Šī sistēma ir "duplekss", kas sastāv no akumulators un pati degvielas šūna. Kad akumulatoru uzlādējošā kasetnē ir beigušies reaģenti, lietotājs to vienkārši nomaina ar jaunu. Tādējādi tas kļūst pilnīgi neatkarīgs no “izejas”. Saskaņā ar ražotāja solījumiem laiks starp uzlādēm dubultosies, neskatoties uz to, ka tehnoloģija maksās tikai par 10-15% vairāk nekā parastie akumulatori. Vienīgais lielais šķērslis šai tehnoloģijai var būt tas, ka uzņēmums to atbalsta viduvējs un to var vienkārši “pārņemt” lielāka mēroga konkurenti, kas prezentē savas tehnoloģijas, kas pēc vairākiem parametriem var būt pat zemākas par DFAFC.

Tiešās metanola kurināmā elementi (DMFC)

Šīs kurināmā šūnas ir protonu apmaiņas membrānas ierīču apakškopa. Tie izmanto metanolu, kas tiek ievadīts degvielas šūnā bez papildu attīrīšanas. Tomēr metilspirtu ir daudz vieglāk uzglabāt un tas nav sprādzienbīstams (lai gan tas ir viegli uzliesmojošs un var izraisīt aklumu). Tajā pašā laikā metanolam ir ievērojami lielāka enerģijas ietilpība nekā saspiestajam ūdeņradim.

Tomēr, ņemot vērā metanola spēju izplūst cauri membrānai, DMFC efektivitāte pie lieliem degvielas daudzumiem ir zema. Un, lai gan šī iemesla dēļ tās nav piemērotas transportēšanai un lielām instalācijām, šīs ierīces ir lieliski piemērotas kā mobilo ierīču rezerves akumulatori.

Apstrādātas metanola kurināmā šūnas (RMFC)

Pārstrādātas metanola kurināmā šūnas atšķiras no DMFC tikai ar to, ka tās pirms elektroenerģijas ražošanas pārvērš metanolu ūdeņradi un oglekļa dioksīdā. Tas notiek īpašā ierīcē, ko sauc par degvielas procesoru. Pēc šīs sākotnējās stadijas (reakcija tiek veikta temperatūrā virs 250°C) ūdeņradim notiek oksidēšanās reakcija, kuras rezultātā veidojas ūdens un rodas elektrība.

Metanola izmantošana RMFC ir saistīta ar to, ka tas ir dabisks ūdeņraža nesējs, un pietiekami zemā temperatūrā (salīdzinājumā ar citām vielām) tas var sadalīties ūdeņradi un oglekļa dioksīdā. Tāpēc šī tehnoloģija ir progresīvāka nekā DMFC. Apstrādātas metanola kurināmā šūnas nodrošina lielāku efektivitāti, kompaktumu un darbību, kas ir zemāka par nulli.

Tiešās etanola degvielas šūnas (DEFC)

Vēl viens kurināmā elementu klases pārstāvis ar protonu apmaiņas režģi. Kā norāda nosaukums, etanols nonāk degvielas šūnā bez papildu attīrīšanas vai sadalīšanās vienkāršākās vielās. Pirmā šo ierīču priekšrocība ir etilspirta izmantošana toksiskā metanola vietā. Tas nozīmē, ka šīs degvielas izstrādē nav jāiegulda liela nauda.

Alkohola enerģijas blīvums ir aptuveni par 30% lielāks nekā metanolam. Turklāt to var iegūt plkst lielos daudzumos no biomasas. Lai samazinātu etanola kurināmā elementu izmaksas, aktīvi tiek meklēti alternatīvi katalizatora materiāli. Platīns, ko tradicionāli izmanto kurināmā elementos šiem nolūkiem, ir pārāk dārgs un ir būtisks šķērslis šo tehnoloģiju masveida ieviešanai. Šīs problēmas risinājums varētu būt katalizatori, kas izgatavoti no dzelzs, vara un niķeļa maisījuma, kas demonstrē iespaidīgus rezultātus eksperimentālās sistēmās.

Cinka gaisa kurināmā elementi (ZAFC)

ZAFC izmanto cinka oksidēšanu ar skābekli no gaisa, lai ražotu elektrisko enerģiju. Šo kurināmā elementu ražošana ir lēta un nodrošina diezgan augstu enerģijas blīvumu. Pašlaik tos izmanto dzirdes aparātos un eksperimentālajos elektromobiļos.

Anoda pusē ir cinka daļiņu maisījums ar elektrolītu, bet katoda pusē ir ūdens un skābeklis no gaisa, kas savā starpā reaģē un veido hidroksilu (tā molekula ir skābekļa atoms un ūdeņraža atoms, starp kurā ir kovalentā saite). Hidroksila reakcijas rezultātā ar cinka maisījumu izdalās elektroni, kas nonāk katodā. Maksimālais spriegums, ko rada šādas kurināmā elementi, ir 1,65 V, taču, kā likums, tas tiek mākslīgi samazināts līdz 1,4–1,35 V, ierobežojot gaisa piekļuvi sistēmai. Šīs elektroķīmiskās reakcijas galaprodukti ir cinka oksīds un ūdens.

Šo tehnoloģiju iespējams izmantot gan akumulatoros (bez uzlādes), gan kurināmā elementos. Pēdējā gadījumā kameru anoda pusē notīra un atkal piepilda ar cinka pastu. Kopumā ZAFC tehnoloģija ir pierādījusi sevi kā vienkāršu un uzticamu akumulatoru. To nenoliedzamā priekšrocība ir spēja kontrolēt reakciju, tikai regulējot gaisa padevi degvielas šūnai. Daudzi pētnieki apsver cinka-gaisa degvielas elementus kā galveno elektrisko transportlīdzekļu enerģijas avotu nākotnē.

Mikrobu kurināmā elementi (MFC)

Ideja par baktēriju izmantošanu cilvēces labā nav jauna, lai gan šo ideju īstenošana ir īstenota tikai nesen. Šobrīd aktuāls ir jautājums par biotehnoloģiju komerciālu izmantošanu dažādu produktu ražošanai (piemēram, ūdeņraža ražošana no biomasas), neitralizēšana. kaitīgās vielas un elektroenerģijas ražošana. Mikrobu kurināmā elementi, ko sauc arī par bioloģiskajiem kurināmā elementiem, ir bioloģiska elektroķīmiskā sistēma, kas ražo elektrisko strāvu, izmantojot baktērijas. Šīs tehnoloģijas pamatā ir tādu vielu kā glikoze, acetāts (etiķskābes sāls), butirāts (butirāta sāls) vai notekūdeņu katabolisms (sarežģītas molekulas sadalīšanās vienkāršākā, atbrīvojot enerģiju). Pateicoties to oksidēšanai, tiek atbrīvoti elektroni, kas tiek pārnesti uz anodu, pēc kura radītā elektriskā strāva plūst caur vadītāju uz katodu.

Šādās kurināmā šūnās parasti tiek izmantoti mediatori, kas uzlabo elektronu plūsmu. Problēma ir tā, ka vielas, kas pilda mediatoru lomu, ir dārgas un toksiskas. Savukārt elektroķīmiski aktīvo baktēriju izmantošanas gadījumā zūd nepieciešamība pēc mediatoriem. Šādas “bez starpnieka” mikrobu kurināmā šūnas sāka radīt pavisam nesen, un tāpēc ne visas to īpašības ir labi izpētītas.

Neskatoties uz šķēršļiem, kas MFC vēl ir jāpārvar, tehnoloģijai ir milzīgs potenciāls. Pirmkārt, atrast “degvielu” nav īpaši grūti. Un turklāt šodien jautājums par tīrīšanu Notekūdeņi un daudzu atkritumu likvidēšana ir ļoti sarežģīta. Šīs tehnoloģijas izmantošana varētu atrisināt abas šīs problēmas. Otrkārt, teorētiski tā efektivitāte var būt ļoti augsta. Galvenā problēma inženieriem mikrobu kurināmā elementi ir, un patiesībā būtisks elementsšīs ierīces, mikrobi. Un, kamēr mikrobiologi, kas saņem neskaitāmas stipendijas pētniecībai, priecājas, arī zinātniskās fantastikas rakstnieki berzē rokas, paredzot veiksmi grāmatām, kas veltītas nepareizo mikroorganismu “atbrīvošanas” sekām. Likumsakarīgi, ka pastāv risks izveidoties kaut kam, kas “sagremotu” ne tikai nevajadzīgos atkritumus, bet arī kaut ko vērtīgu. Tāpēc principā, tāpat kā jebkuras jaunas biotehnoloģijas gadījumā, cilvēki ir piesardzīgi pret ideju nēsāt kabatā ar baktērijām inficētu kasti.

Pieteikums

Stacionāras sadzīves un rūpnieciskās elektrostacijas

Kurināmā elementi tiek plaši izmantoti kā enerģijas avoti visa veida autonomās sistēmās, piemēram kosmosa kuģi, attālās meteoroloģiskās stacijas, militārās iekārtas utt. Šādas barošanas sistēmas galvenā priekšrocība ir tās ārkārtīgi augstā uzticamība salīdzinājumā ar citām tehnoloģijām. Tā kā kurināmā elementos nav kustīgu daļu un jebkādu mehānismu, barošanas sistēmu uzticamība var sasniegt 99,99%. Turklāt ūdeņraža kā reaģenta izmantošanas gadījumā var sasniegt ļoti mazu svaru, kas kosmosa aprīkojuma gadījumā ir viens no svarīgākajiem kritērijiem.

Pēdējā laikā koģenerācijas stacijas, ko plaši izmanto dzīvojamās ēkas un biroji. Šo sistēmu īpatnība ir tāda, ka tās pastāvīgi ģenerē elektroenerģiju, kas, ja netiek nekavējoties patērēta, tiek izmantota ūdens un gaisa sildīšanai. Neskatoties uz to, ka šādu iekārtu elektriskā efektivitāte ir tikai 15-20%, šo trūkumu kompensē fakts, ka siltuma ražošanai tiek izmantota neizmantotā elektroenerģija. Kopumā šādu kombinēto sistēmu energoefektivitāte ir aptuveni 80%. Viens no labākajiem šādu kurināmā elementu reaģentiem ir fosforskābe. Šīs iekārtas nodrošina 90% energoefektivitāti (35-50% elektroenerģijas un pārējo siltumenerģiju).

Transports

Energosistēmas, kuru pamatā ir kurināmā elementi, tiek plaši izmantotas arī transportā. Starp citu, vācieši bija vieni no pirmajiem, kas automašīnās uzstādīja degvielas šūnas. Tātad pasaulē pirmā komerciālā laiva, kas aprīkota ar šādu instalāciju, debitēja pirms astoņiem gadiem. Šis nelielais kuģis, kas kristīts par "Hydra" un paredzēts līdz 22 pasažieru pārvadāšanai, tika nolaists netālu no bijušās Vācijas galvaspilsētas 2000. gada jūnijā. Ūdeņradis (sārma degvielas šūna) darbojas kā enerģiju nesošs reaģents. Pateicoties sārmainu (sārmu) kurināmā elementu izmantošanai, iekārta spēj ģenerēt strāvu temperatūrā līdz –10°C un nebaidās no sālsūdens. Hydra laiva, ko darbina 5 kW elektromotors, spēj sasniegt ātrumu līdz 6 mezgliem (apmēram 12 km/h).

Laiva "Hydra"

Kurināmā elementi (jo īpaši ūdeņradis) ir kļuvuši daudz izplatītāki sauszemes transportā. Kopumā ūdeņradis kā degvielu automobiļu dzinējiem tiek izmantots diezgan ilgu laiku, un principā parasto iekšdedzes dzinēju var diezgan viegli pārveidot, lai izmantotu šo alternatīvo degvielas veidu. Tomēr tradicionālā ūdeņraža sadedzināšana ir mazāk efektīva nekā elektroenerģijas ražošana, izmantojot ķīmisku reakciju starp ūdeņradi un skābekli. Un ideālā gadījumā ūdeņradis, ja to izmantos kurināmā elementos, būs absolūti drošs dabai vai, kā saka, "videi draudzīgs", jo ķīmiskā reakcija neizdala oglekļa dioksīdu vai citas vielas, kas veicina "siltumnīcu". efekts."

Tiesa, šeit, kā jau varētu gaidīt, ir vairāki lieli “bet”. Fakts ir tāds, ka daudzas tehnoloģijas ūdeņraža ražošanai no neatjaunojamiem resursiem (dabasgāze, ogles, naftas produkti) nav tik videi draudzīgas, jo to process izdala lielu daudzumu oglekļa dioksīda. Teorētiski, ja tā iegūšanai izmantosi atjaunojamos resursus, tad kaitīgo izmešu nebūs vispār. Tomēr šajā gadījumā izmaksas ievērojami palielinās. Pēc daudzu ekspertu domām, šo iemeslu dēļ ūdeņraža potenciāls kā benzīna aizstājējs vai dabasgāzeļoti ierobežots. Jau tagad ir lētākas alternatīvas, un, visticamāk, kurināmā elementiem, kuru pamatā ir pirmais periodiskās tabulas elements, nekad neizdosies kļūt par masu parādību transportlīdzekļos.

Automašīnu ražotāji diezgan aktīvi eksperimentē ar ūdeņradi kā enerģijas avotu. Un galvenais iemesls tam ir ES diezgan stingrā nostāja attiecībā uz kaitīgajām emisijām atmosfērā. Arvien stingrāku ierobežojumu dēļ Eiropā Daimler AG, Fiat un Ford Motor Company ir atklājuši savu redzējumu par degvielas elementu nākotni automašīnās, iekļaujot līdzīgus elektrostacijas to bāzes modeļi. Cits Eiropas auto gigants Volkswagen šobrīd gatavo savu degvielas šūnu auto. No tiem daudz neatpaliek Japānas un Dienvidkorejas uzņēmumi. Tomēr ne visi izvēlas šo tehnoloģiju. Daudzi cilvēki dod priekšroku iekšdedzes dzinēju pārveidošanai vai apvienošanai ar elektromotoriem, ko darbina akumulatori. Toyota, Mazda un BMW gāja pa šo ceļu. Kas attiecas uz Amerikas uzņēmumi, tad papildus Ford ar savu Focus modeli General Motors prezentēja arī vairākas degvielas šūnu automašīnas. Visas šīs saistības aktīvi atbalsta daudzas valstis. Piemēram, ASV ir likums, saskaņā ar kuru tirgū ienākošs jauns hibrīdauto ir atbrīvots no nodokļiem, kas var sastādīt diezgan pieklājīgu summu, jo parasti šādas automašīnas ir dārgākas nekā to līdzinieki ar tradicionālo iekšējo. iekšdedzes dzinēji. Tas padara hibrīdus vēl pievilcīgākus pirkumam. Tiesa, pagaidām šis likums attiecas tikai uz tirgū ienākošiem modeļiem, līdz pārdošanas apjoms sasniedz 60 000 automašīnu, pēc tam pabalsts automātiski tiek atcelts.

Elektronika

Nesen kurināmā elementi arvien vairāk tiek izmantoti klēpjdatoros, mobilajos tālruņos un citās mobilajās elektroniskajās ierīcēs. Iemesls tam bija strauji pieaugošais to ierīču pārpilnība, kas paredzētas ilgstošam akumulatora darbības laikam. Līdz ar lielo skārienjutīgo ekrānu izmantošanu tālruņos, jaudīgām audio iespējām un Wi-Fi, Bluetooth un citu augstfrekvences bezvadu sakaru protokolu atbalsta ieviešanu, mainījušās arī prasības attiecībā uz akumulatora ietilpību. Un, lai gan baterijas kopš pirmo mobilo tālruņu laikiem ir nogājušas garu ceļu, ietilpības un kompaktuma ziņā (citādi šodien līdzjutējus ar šiem ieročiem ar saziņas funkciju stadionos neielaiž), tie joprojām nevar tikt līdzi ne vienam, ne otram. elektronisko shēmu miniaturizācija vai vēlme Ražotāji savos produktos integrē arvien vairāk funkciju. Vēl viens būtisks pašreizējo uzlādējamo bateriju trūkums ir to ilgtermiņa uzlāde. Viss noved pie tā, ka jo vairāk iespēju ir telefonam vai kabatas multimediju atskaņotājam, kas paredzētas tā īpašnieka autonomijas palielināšanai (bezvadu internets, navigācijas sistēmas u.c.), jo atkarīgāka no šīs ierīces “kontaktligzdas” kļūst.

Nav ko teikt par klēpjdatoriem, kas ir daudz mazāki par tiem, kuru izmēri ir ierobežoti. Jau labu laiku ir izveidojusies niša īpaši efektīviem portatīvajiem datoriem, kas nemaz nav paredzēti autonomai darbībai, izņemot šādu pārcelšanu no viena biroja uz otru. Un pat visekonomiskākie klēpjdatoru pasaules pārstāvji diez vai var nodrošināt pilnu akumulatora darbības laiku. Tāpēc ļoti aktuāls ir jautājums par alternatīvas atrašanu tradicionālajiem akumulatoriem, kas būtu ne dārgāki, bet arī daudz efektīvāki. Un pie šīs problēmas risināšanas pēdējā laikā strādā vadošie nozares pārstāvji. Pirms neilga laika tika ieviestas komerciālās metanola degvielas šūnas, kuru masveida piegādes varētu sākties jau nākamgad.

Zināmu iemeslu dēļ pētnieki izvēlējās metanolu, nevis ūdeņradi. Metanola uzglabāšana ir daudz vienkāršāka, jo tam nav nepieciešams augsts spiediens vai īpašs temperatūras režīms. Metilspirts ir šķidrums temperatūrā no -97,0°C līdz 64,7°C. Turklāt īpatnējā enerģija, kas atrodas N-tajā metanola tilpumā, ir par kārtu lielāka nekā tajā pašā ūdeņraža tilpumā augsta spiediena apstākļos. Tiešā metanola kurināmā elementu tehnoloģija, ko plaši izmanto mobilajās elektroniskajās ierīcēs, ietver metilspirta izmantošanu pēc tam, kad ir vienkārši uzpildīta kurināmā elementa tvertne, apejot katalītiskās konversijas procedūru (tātad nosaukums "tiešais metanols"). Tā ir arī šīs tehnoloģijas galvenā priekšrocība.

Tomēr, kā jau varēja gaidīt, visām šīm priekšrocībām bija savi trūkumi, kas būtiski ierobežoja tā pielietojuma jomu. Tā kā šī tehnoloģija vēl nav pilnībā izstrādāta, šādu kurināmā elementu zemās efektivitātes problēma, ko izraisa metanola “noplūde” caur membrānas materiālu, joprojām nav atrisināta. Turklāt to dinamiskās īpašības nav iespaidīgas. To nav viegli atrisināt un ko darīt ar anoda radīto oglekļa dioksīdu. Mūsdienu DMFC ierīces nespēj ģenerēt lielu enerģijas daudzumu, taču tām ir liela enerģijas ietilpība nelielam materiāla apjomam. Tas nozīmē, ka, lai gan vēl nav pieejams daudz enerģijas, tiešās metanola degvielas šūnas var to ražot ilgu laiku. Mazās jaudas dēļ tas neļauj tiem atrast tiešu pielietojumu transportlīdzekļos, bet padara tos gandrīz ideāls risinājums mobilajām ierīcēm, kurām akumulatora darbības laiks ir kritisks.

Jaunākās tendences

Lai gan degvielas elementi transportlīdzekļiem ir ražoti jau ilgu laiku, šie risinājumi vēl nav kļuvuši plaši izplatīti. Tam ir daudz iemeslu. Un galvenās no tām ir ekonomiskā nepiemērotība un ražotāju nevēlēšanās uzsākt izdevīgas degvielas ražošanu. Mēģinājumi paātrināt dabisko pārejas procesu uz atjaunojamiem energoresursiem, kā to varēja gaidīt, ne pie kā laba nenoveda. Protams, iemesls straujajam lauksaimniecības produktu cenu pieaugumam slēpjas nevis apstāklī, ka tos sāka masveidā pārveidot par biodegvielu, bet gan tajā, ka daudzas Āfrikas un Āzijas valstis nespēj saražot pietiekami daudz produktu pat apmierināt vietējo pieprasījumu pēc produktiem.

Acīmredzami, ka atteikšanās no biodegvielas izmantošanas neradīs būtisku situācijas uzlabošanos pasaules pārtikas tirgū, bet, gluži otrādi, var dot triecienu Eiropas un Amerikas lauksaimniekiem, kuri pirmo reizi pēc daudziem gadiem iespēja labi nopelnīt. Taču šī jautājuma ētisko aspektu nevar ignorēt, ir neglīti likt “maizi” tvertnēs, kad miljoniem cilvēku cieš badu. Tāpēc jo īpaši Eiropas politiķiem tagad būs vēsāka attieksme pret biotehnoloģiju, ko jau apliecina arī stratēģijas pārskatīšana pārejai uz atjaunojamiem energoresursiem.

Šajā situācijā visdaudzsološākā kurināmā elementu pielietojuma joma ir mikroelektronika. Šeit kurināmā elementiem ir vislielākās izredzes nostiprināties. Pirmkārt, cilvēki, kas iegādājas mobilos tālruņus, ir vairāk gatavi eksperimentēt nekā, piemēram, automašīnu pircēji. Un, otrkārt, viņi ir gatavi tērēt naudu un, kā likums, nevēlas “glābt pasauli”. To var apliecināt iPod Nano atskaņotāja sarkanās “Bono” versijas satriecošie panākumi, daļa no pārdošanas naudas nonākusi Sarkanā Krusta kontos.

Apple iPod Nano atskaņotāja "Bono" versija

Starp tiem, kas pievērsuši uzmanību pārnēsājamās elektronikas kurināmā elementiem, ir uzņēmumi, kas iepriekš specializējušies kurināmā elementu izveidē un tagad vienkārši atklājuši jaunu pielietojuma jomu, kā arī vadošie mikroelektronikas ražotāji. Piemēram, nesen MTI Micro, kas mainīja savu biznesu, lai ražotu metanola kurināmā elementus mobilajām elektroniskajām ierīcēm, paziņoja, ka sāks masveida ražošanu 2009. gadā. Viņa arī prezentēja pasaulē pirmo GPS ierīci, kas izmanto metanola degvielas elementus. Pēc šī uzņēmuma pārstāvju teiktā, tuvākajā laikā tās produkti pilnībā aizstās tradicionālās litija jonu baterijas. Tiesa, sākumā tie nebūs lēti, taču šī problēma pavada jebkuru jaunu tehnoloģiju.

Tādam uzņēmumam kā Sony, kas nesen demonstrēja savu multivides sistēmu darbināmās ierīces DMFC versiju, šīs tehnoloģijas ir jaunas, taču tās nopietni vēlas nepazust jaunajā daudzsološajā tirgū. Savukārt Sharp gāja vēl tālāk un ar sava kurināmā elementa prototipa palīdzību nesen uzstādīja pasaules rekordu īpatnējā enerģijas jauda 0,3 W vienam kubikcentimetram metilspirta. Pat daudzu valstu valdības piekrita uzņēmumiem, kas ražo šos kurināmā elementus. Tādējādi ASV, Kanādas, Lielbritānijas, Japānas un Ķīnas lidostas, neskatoties uz metanola toksicitāti un uzliesmojamību, ir atcēlušas iepriekš pastāvošos ierobežojumus tā pārvadāšanai lidmašīnas salonā. Protams, tas ir pieļaujams tikai sertificētām degvielas šūnām, kuru tilpums nepārsniedz 200 ml. Tomēr tas vēlreiz apliecina ne tikai entuziastu, bet arī valstu interesi par šīm norisēm.

Tiesa, ražotāji joprojām cenšas rīkoties droši un piedāvā degvielas elementus galvenokārt kā rezerves barošanas sistēmu. Viens no šādiem risinājumiem ir degvielas elementa un akumulatora kombinācija: kamēr ir degviela, tas nepārtraukti lādē akumulatoru, un, kad tas izlādējas, lietotājs vienkārši nomaina tukšo kārtridžu pret jaunu metanola trauku. Vēl vienu populārs galamērķis ir kurināmā elementu lādētāju izveide. Tos var izmantot, atrodoties ceļā. Tajā pašā laikā tie var ļoti ātri uzlādēt akumulatorus. Citiem vārdiem sakot, nākotnē, iespējams, katrs nēsās šādu “ligzdu” kabatā. Šī pieeja var būt īpaši svarīga, ja Mobilie tālruņi. Savukārt portatīvie datori jau pārskatāmā nākotnē var iegūt iebūvētās degvielas šūnas, kas, ja ne pilnībā aizvietos uzlādi no sienas kontaktligzdas, tad vismaz kļūs par nopietnu alternatīvu tam.

Tādējādi saskaņā ar Vācijas lielākās ķīmijas kompānijas BASF prognozi, kas nesen paziņoja par sava kurināmā elementu izstrādes centra būvniecības sākšanu Japānā, līdz 2010. gadam šo ierīču tirgus sasniegs 1 miljardu dolāru. Tajā pašā laikā tās analītiķi prognozē kurināmā elementu tirgus pieaugumu līdz 20 miljardiem USD līdz 2020. gadam. Starp citu, šajā centrā BASF plāno izstrādāt kurināmā elementus pārnēsājamai elektronikai (jo īpaši klēpjdatoriem) un stacionārajām enerģijas sistēmām. Vieta šim uzņēmumam nav izvēlēta nejauši, kā galvenos šo tehnoloģiju pircējus Vācijas uzņēmums redz vietējos uzņēmumus.

Secinājuma vietā

Protams, nevajadzētu gaidīt, ka kurināmā elementi aizstās esošo energoapgādes sistēmu. Vismaz pārskatāmā nākotnē. Tas ir abpusgriezīgs zobens: pārnēsājamās spēkstacijas, protams, ir efektīvākas, jo nav zudumu, kas saistīti ar elektroenerģijas piegādi patērētājam, taču ir arī vērts uzskatīt, ka tās var kļūt par nopietnu centralizētās enerģijas konkurentu. apgādes sistēmu tikai tad, ja šīm iekārtām ir izveidota centralizēta degvielas padeves sistēma. Tas ir, galu galā "ligzda" ir jāaizstāj ar noteiktu cauruli, kas piegādā nepieciešamos reaģentus katrā mājā un katrā stūrī. Un tā nav gluži brīvība un neatkarība no ārējiem enerģijas avotiem, par ko runā degvielas elementu ražotāji.

Šīm ierīcēm ir nenoliedzama priekšrocība uzlādes ātruma veidā - es vienkārši nomainīju metanola kārtridžu (ārkārtējos gadījumos atkorķēju trofeju Jack Daniel's) un atkal izlaidu pa Luvras kāpnēm, ja teiksim, parasts telefons lādējas divas stundas un būs jāuzlādē ik pēc 2-3 dienām, tad diez vai alternatīva kasetnes maiņas veidā, kas nopērkama tikai specializētajos veikalos, pat reizi divās nedēļās būs lieliska masveida lietotāju pieprasījums Un, protams, kamēr tie ir paslēpti drošā vietā, līdz gala patērētājam nonāks aizzīmogotā tvertnē, tā cenai būs laiks ievērojami pieaugt ar šo sadārdzinājumu ir iespējams cīnīties tikai ar ražošanas apjomu, bet vai šis mērogs būs pieprasīts tirgū un vēl nav izvēlēts? optimāls skats degviela, šīs problēmas risināšana būs ļoti problemātiska.

No otras puses, tradicionālās uzlādes no kontaktligzdas, kurināmā elementu un citu alternatīvu energoapgādes sistēmu (piemēram, saules paneļu) kombinācija var būt risinājums enerģijas avotu dažādošanas un pārejas uz videi draudzīgiem veidiem problēmai. Tomēr kurināmā elementi var atrast plašu pielietojumu noteiktā elektronisko izstrādājumu grupā. To apliecina fakts, ka Canon nesen patentēja savus degvielas elementus digitālajām kamerām un paziņoja par stratēģiju šo tehnoloģiju ieviešanai savos risinājumos. Kas attiecas uz klēpjdatoriem, tad, ja kurināmā elementi tos sasniegs tuvākajā laikā, visticamāk, tas būs tikai kā rezerves barošanas sistēma. Tagad, piemēram, mēs runājam galvenokārt tikai par ārējiem uzlādes moduļiem, kas ir papildus savienoti ar klēpjdatoru.

Taču šīm tehnoloģijām ir lielas attīstības perspektīvas ilgtermiņa. Īpaši ņemot vērā naftas bada draudus, kas var rasties nākamajās desmitgadēs. Šajos apstākļos svarīgāks ir pat nevis tas, cik lēta būs kurināmā elementu ražošana, bet gan tas, cik neatkarīga būs tiem paredzētā degvielas ražošana no naftas ķīmijas rūpniecības un vai tā spēs segt tās nepieciešamību.

Drīz pēc ceļojuma uzsākšanas Alojs nonāks pie Forerunner bunkura, kas atrodas pavisam netālu no Noras cilts zemēm. Bunkura iekšpusē aiz jaudīgām durvīm ir kaut kādas bruņas, kas no tālienes izskatās ļoti pievilcīgas.

Telegrāfs

Čivināt

Drīz pēc ceļojuma uzsākšanas Alojs nonāks pie Forerunner bunkura, kas atrodas pavisam netālu no Noras cilts zemēm. Bunkura iekšpusē aiz jaudīgām durvīm ir kaut kādas bruņas, kas no tālienes izskatās ļoti pievilcīgas.

Šis Shield Weaver patiesībā ir labākais aprīkojums spēlē. Kā tur nokļūt? Lai atvērtu aizzīmogotās bunkura durvis un iegūtu Shield Weaver, jums būs jāatrod piecas degvielas šūnas, kas izkaisītas spēļu pasaule.

Zemāk mēs jums pateiksim, kur meklēt kurināmā elementus un kā atrisināt mīklas meklēšanas laikā un Senajā arsenālā.

1. degvielas šūna — Mātes sirds (Mātes dzemdes uzdevums)

Alojs atradīs pašu pirmo degvielas šūnu, pirms ieies pilnīgi atvērtajā pasaulē. Pēc iesvētīšanas mūsu varone nonāks Mātes Sirdī, Noras cilts svētajā vietā un Matriarhu mājvietā.

Izkāpjot no gultas, Alojs secīgi izies cauri vairākām istabām un vienā no tām uzdursies aizzīmogotām durvīm, kuras nevar atvērt. Paskatieties apkārt – turpat blakus būs ventilācijas šahta, kas rotāta ar degošām svecēm. Jums vajadzētu doties tur.

Izejot cauri šahtai, jūs atradīsities aiz aizslēgtām durvīm. Paskatieties uz grīdu blakus svecēm un sienas blokam ar noslēpumainu mērķi - šeit ir degvielas šūna.

Svarīgs: ja nepaņemsiet šo kurināmā elementu tagad, šajā vietā varēsiet nokļūt tikai vēlākos spēles posmos pēc uzdevuma “Noras sirds” izpildes.

2. degvielas šūna — drupas

Alojs ir bijis šajās drupās jau agrāk - viņa bērnībā šeit izkrita. Pēc Iesvētības pabeigšanas ir vērts atcerēties bērnību un atgriezties šeit, lai paņemtu otro degvielas šūnu.

Ieeja drupās izskatās šādi, leciet drosmīgi.

Jums ir nepieciešams pirmais drupu līmenis, apakšējā labajā apgabalā, kas kartē iezīmēts purpursarkanā krāsā. Šeit ir durvis, kuras Alojs atvērs ar savu šķēpu.

Izejot pa durvīm, uzkāpiet pa kāpnēm un pagriezieties pa labi - Alojs jaunībā nevarēja tikt cauri šiem stalaktītiem, bet tagad viņai ir strīds. Atkal izņem šķēpu un salauž stalaktītus - ceļš ir brīvs, atliek vien paņemt uz galda guļošo degvielas elementu.

Fuel Cell #3 — Master's Limit (Master's Limit uzdevums)

Dosimies uz ziemeļiem. Master's Reach stāsta meklējumos Alojs pēta milzīgās Forerunner drupas. Drupu divpadsmitajā līmenī ir paslēpta vēl viena degvielas šūna.

Nepieciešams ne tikai uzkāpt līdz drupu augšējam līmenim, bet arī uzkāpt nedaudz augstāk. Kāpjiet pa izdzīvojušo ēkas daļu, līdz atrodaties uz nelielas platformas, kas ir atvērta visiem vējiem.

Šeit atrodas trešā degvielas šūna. Atliek tikai nolaisties.

Degvielas šūna Nr. 4 — Nāves dārgumi (nāves dārgumu meklējumi)

Arī šī degvielas šūna ir paslēpta kartes ziemeļu daļā, taču tā atrodas daudz tuvāk Noras cilts zemēm. Stāsta misijas laikā šeit ieradīsies arī Alojs.

Lai nokļūtu elementā, Alojam ir jāatjauno jauda aizzīmogotajām durvīm, kas atrodas vietas trešajā līmenī.

Lai to izdarītu, jums jāatrisina neliela mīkla - līmenī zem durvīm ir divi četru regulatoru bloki.

Pirmkārt, tiksim galā ar regulatoru kreiso bloku. Pirmajam regulatoram vajadzētu “skatīties” uz augšu, otrajam “pa labi”, trešajam “pa kreisi”, ceturtajam “uz leju”.

Pārejam uz labo bloku. Pirmajiem diviem regulatoriem nepieskarieties, trešajam un ceturtajam regulatoram vajadzētu izskatīties “uz leju”.

Mēs ejam vienu līmeni uz augšu - šeit ir pēdējais regulatoru bloks. Pareiza kārtība ir: uz augšu, uz leju, pa kreisi, pa labi.

Ja jūs darāt visu pareizi, visas vadības ierīces mainīs krāsu uz tirkīza krāsu, un strāvas padeve tiek atjaunota. Kāpt atpakaļ uz durvīm un atvērt tās - šeit ir vēl viena degvielas šūna.

Fuel Cell #5 — GAIA Prime (misija Fallen Mountain)

Visbeidzot, pēdējā degvielas šūna - un atkal saskaņā ar sižeta uzdevumu. Alojs ceļo uz GAIA Prime drupām.

Esiet īpaši uzmanīgs, kad sasniedzat trešo līmeni. Kādā brīdī Aloja priekšā būs pievilcīgs bezdibenis, kurā jūs varat nolaisties pa virvi - jums vajadzētu doties tur Nav vajadzības.

Labāk pagriezties pa kreisi un izpētīt apslēpto alu, tajā var iekļūt, ja rūpīgi nokāpsi pa kalna nogāzi.

Iet iekšā un ejiet uz priekšu līdz pašām beigām. IN pēdējā istaba Labajā pusē būs plaukts, uz kura atrodas pēdējā degvielas šūna. Tu to izdarīji!

Dodamies uz seno arsenālu

Atliek tikai atgriezties Senajā arsenālā un saņemt pelnītu atlīdzību. Jūs atceraties arsenāla koordinātas, vai ne? Ja nē, šeit ir karte.

Dodieties uz leju un ievietojiet degvielas šūnas tukšajās šūnās. Regulatori ir iedegušies, tagad jāatrisina mīkla, lai atvērtu durvis.

Pirmajam regulatoram jāskatās uz augšu, otrajam pa labi, trešajam uz leju, ceturtajam pa kreisi, piektajam uz augšu. Tas ir gatavs, durvis ir atvērtas - bet tas vēl nav beidzies.

Tagad jums ir jāatslēdz bruņu stiprinājumi - vēl viena regulatora mīkla, kurā noderēs atlikušās degvielas šūnas. Šeit pirmajam regulatoram jāskatās pa labi, otrajam pa kreisi, trešajam uz augšu, ceturtajam pa labi, piektajam pa kreisi.

Beidzot, pēc visām šīm mokām, jūs esat pārņēmuši senās bruņas. Šis ir Shield Weaver, ļoti foršs aprīkojums, kas kādu laiku padara Aloju praktiski neievainojamu.

Galvenais ir rūpīgi uzraudzīt bruņu krāsu: ja tās mirgo baltā krāsā, tad viss ir kārtībā. Ja tas ir sarkans, aizsardzības vairs nav.

Pārejot uz programmu Horizon: Zero Dawn, iespējams, esat nejauši uzdūries tā sauktajām “degvielas šūnām”, kas parādās īpašos krājumos. Bet kam tie paredzēti un kam tie jāpārdod? Patiesībā nevienam tie nav jāpārdod. Degvielas elementi ir nepieciešami, lai aktivizētu ieeju senajā ieroču noliktavā, kurā ir labākās spēles bruņas. Tātad, parunāsim par to, kur meklēt elementus un kā iekļūt senajā arsenālā:

Kur atrast degvielas šūnas

• Trešo kurināmā elementu varam atrast uzdevumā "Master's Limit". Vienumu būs iespējams atrast vēlāk, taču, tā kā spēles vēsture mūs ir atvedusi uz šo vietu, nav grēks to tagad paņemt. Turklāt ceļš uz vietu, kur atrodas elements, nekādā gadījumā nav tuvu.

  Tātad, saņemot uzdevumu “Master’s Limit”, Alojam jādodas uz ziemeļiem no kartes, uz senās civilizācijas drupām.

  

  Lielākā daļa misijas notiks ēkas iekšienē, kur mums būs jāskrien pa viltīgiem koridoriem un jākāpj augšā pa liftu šahtām. Šeit mēs vienkārši virzāmies pa ceļu, ko spēle mums piedāvā, līdz brīdim, kad Alojs izkļūst. Sižetā mums vajadzēs izpētīt ģeniālo ierīci, bet mēs kādu laiku pagaidīsim.

  

  Labāk ir pievērst uzmanību augstajai smailei, uz kuras var redzēt dzeltenus elementus, uz kuriem Alojs var uzkāpt.

  

  Uzkāpjam pašā augšā, kur uz nelielas platformas mūs gaidīs dārga degvielas šūna.

  

  Jums būs jānokāpj, izmantojot virvi, kas piestiprināta pie platformas. Un tad jūs varat droši pārvietoties pa gabalu līdz uzdevumam “Nāves dārgumi”.

• Pēdējo piekto kurināmā elementu atkal var atrast drupās ziemeļos stāstu misijā "Fallen Mountain".

  

  Saņēmuši uzdevumu, dodamies uz GAIA Prime drupām. Drosmīgi virzāmies tajā virzienā, kur mūs ved spēle, līdz nonākam šajā vietā:

  

  Nemaz nedomājiet par lekšanu no šī stara! Šeit mums jāgriežas pa kreisi. Tur mēs redzēsim nelielu ieplaku klintī, kur mums ir jāiet.