Kuro elementai ir jų taikymas

Šioje temoje nagrinėjami kuro elementai, jų veikimo principas, panaudojant cheminę energiją elektros energijai ir šilumai gaminti. Taip pat aptariama kuro elementų istorija, pritaikymas, vandenilio plėtros strategija Lietuvoje ir lietuviško vandeniliu varomo automobilio pavyzdys.

Kuro elemento veikimo principas
Kuro elementas yra elektrocheminis įrenginys, tiesiogiai paverčiantis kuro cheminę energiją į elektros energiją ir šilumą. Jį sudaro anodas (neigiamas elektrodas) ir katodas (teigiamas elektrodas), atskirti jonams laidžiu elektrolitu. Prie anodo kuras (pvz., vandenilis) oksiduojamas, atiduodamas elektronus ir sudarydamas jonus (pvz., \(H_2 \rightarrow 2H⁺ + 2e⁻\)). Elektronai juda išorine grandine, sukurdami elektros srovę. Jonai migruoja pro elektrolitą link katodo. Prie katodo oksidatorius (paprastai deguonis) redukuojamas, reaguodamas su jonais ir elektronais iš išorinės grandinės (pvz., \(O_2 + 4H⁺ + 4e⁻ \rightarrow 2H₂O\)). Pagrindinis šalutinis produktas, naudojant vandenilį ir deguonį, yra vanduo.
Kuro elemento veikimo principas
Kuro elementas yra elektrocheminis įrenginys, tiesiogiai verčiantis cheminę kuro energiją į elektros energiją. Jį sudaro du elektrodai (anodas ir katodas), atskirti elektrolitu. Prie anodo tiekiamas kuras (pvz., vandenilis), kuris oksiduojasi, atiduodamas elektronus (\(e^-\)) ir sudarydamas jonus (pvz., protonus \(H^+\)). Elektronai keliauja išorine elektros grandine į katodą, sukurdami elektros srovę. Jonai migruoja per elektrolitą link katodo. Prie katodo tiekiamas oksidatorius (paprastai deguonis), kuris redukuojasi, reaguodamas su elektronais iš išorinės grandinės ir jonais iš elektrolito. Vandenilio kuro elemento atveju prie katodo susidaro vanduo. Procesas vyksta nuolat, kol tiekiamas kuras ir oksidatorius.
Kuro elementų istorija ir panaudojimas
Kuro elementų veikimo principą 1839 m. atrado britų mokslininkas William Grove. Tačiau praktiškai pritaikomos technologijos buvo sukurtos tik XX amžiuje, kai NASA pradėjo naudoti kuro elementus erdvėlaiviuose kaip alternatyvą saulės baterijoms. Šiandien kuro elementai naudojami įvairiose srityse – nuo pramonės iki nešiojamųjų kompiuterių įkrovimo. Europos Komisija planuoja didelę vandenilio gamybos plėtrą, siekdama iki 2050 m. sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį iki nulio.
Kuro elementų veikimo principas
Kuro elementas yra prietaisas, kuris cheminę energiją paverčia elektros energija ir šiluma be judančių dalių. Jis sudarytas iš akyto teigiamo ir neigiamo elektrodų (metalinių plokštelių) ir elektrolito (skystos arba kietos medžiagos, praleidžiančios elektros srovę). Neigiamajame elektrode, naudojant vandenilinį kurą, vandenilio atomai skaidomi į elektronus ir protonus. Elektronai juda išorine grandine, sukurdami elektros srovę. Protonai prasiskverbia pro elektrolitą ir teigiamajame elektrode jungiasi su deguonies jonais, sudarydami vandenį (\(4H^+ + 2O^{-2} \rightarrow 2H_2O\)). Reakcija nutrūksta, kai nebėra kuro ir deguonies tiekimo. Kuro elementuose gali būti naudojamas įvairus kuras, pvz., vandenilis, etanolis, metanas. Elemento tarnavimo laiką riboja jo dalių senėjimas.
Vandenilio plėtra Lietuvoje
2024 m. balandį Lietuvoje patvirtintos „Vandenilio plėtros Lietuvoje 2024–2050 m. gairės“. Jose numatytos vandenilio technologijų panaudojimo kryptys pramonėje, transporte, energijos gamyboje ir kitose srityse. Iki 2030 m. planuojama pagaminti ne mažiau kaip 129 000 tonų vandenilio per metus ir pradėti jį naudoti penkių miestų viešajame transporte. Iki 2050 m. vandenilis turėtų tapti svarbia priemone mažinant šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį. 2007 m. Alfredas Lankauskas su bendraminčiais sukonstravo pirmąjį lietuvišką vandeniliu varomą automobilį, kuris neteršia aplinkos, nes išskiria tik vandens garus. Jis veikia panašiai kaip elektromobilis, tik elektra gaunama vandeniliui jungiantis su deguonimi kuro elementuose.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com