Топливные элементы с полимерно-электролитической мембраной (sofc)

Топливный элемент SOFC имеет керамический электролит. Это является его достоинством, так же как и у ПЭМ, из-за многократных процессов пуска. Однако для достижения способности вступать в реакцию и уменьшения теплового напряжения этот элемент нуждается в предварительном подогреве. Рабочие температуры достигают уровня 900°- 1000°С; проводится работа в направлении снижения рабочей температуры до уровня ниже 700°С. Высокая температура создает возможности для работы топливного элемента SOFC на природном газе с энергетически выгодным внутренним реформингом и для использования недорогих катализаторов, не содержащих благородных металлов. Ожидаемый електрический КПД системы составляет порядка 50%.

Для использования в мини-установках для комбинированного производства тепловой и электрической энергии фирма "Зульцер-Хексис" (Sulzer-Hexis) разработала силовую установку для параллельной сетевой работы. Топливный элемент фирмы "Зульцер-Хексис" является удачным вариантом решения проблемы плотности при тепловом расширении по сравнению с обычными стопками элементов. На рис. 2 показана принципиальная схема установки в целом. В классе мощностей от 1 до 3 кВТэл сегодня уже производятся полевые испытания. Элемент SOFC имеет перспективы только для применения в сфере комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Из-за отсутствия синергизма с мобильными установками ожидаются меньшие партии по сравнению с ПЭМ. Связанные с этим незначительные резервы снижения затрат должны, с экономической точки зрения, чем-то компенсироваться, например, за счет более высокого КПД или уменьшения затрат на реформинг.

Силовые установки с топливными элементами

Типы актуальных разработок по мини-установкам приводятся в табл. 2. Корпорация Plug Power разработала для американского рынка концепцию ПЭМ в качестве чистого электрогенератора с целью замены центрального электроснабжения таких крупных потребителей электроэнергии в жилых домах, как кондиционерные системы, без потерь на распределение. Первое полевое испытание работы установок на чистом водороде проводится в США в одном из коттеджей с 1998 г. Тем временем продолжалась разработка установки, работающей на природном газе. В ближайшие два года будут проводиться полевые испытания в г. Нью-Йорк. Для Европы разрабатываются установки с отбором тепловой энергии.

Тип	Изготовитель	Мощность эл./тепл. (кВт)	Исполнение
PEM	American Fuell Cell Corp	3/8	режим работы параллельно с сетью/изолир. режим работы
PEM	Вайлант	5/35	режим работы паралельно с сетью с дополнительным внутренним отоплением
PEM	Plug Power Corp.	7/-	чистое производство тока
PEM	Сименс	5/9	режим работы параллельно с сетью
SOFC	Зульцер-Хексис	1/3	режим работы параллельно с сетью

На фирме "Вайлант" продвигается разработка электрогенерирующего отопительного устройства с топливным элементом. В соответствии с проектом целью разработки является устройство, имеющее размеры обычного отопительного котла. Готовятся полевые испытания. Первая серия этих приборов, предназначенных для эксплуатации в маленьких коттеджах, появится на рынке в 2002 году. За ними последуют меньшие приборы для коттеджей. Отопительные приборы с топливным элементом SOFC фирмы "Зульцер-Хексис" в настоящее время проходят полевые испытания в Германии и Швейцарии, в частности, на фирме "Тиссен-газ" в Дуйсбурге и EWE в Олденбурге. Перечень приборов с отопительными элементами приводится в табл. 3.

Тип	Изготовитель	Партнер/пользоватнль	Полевые испытания
PEM	American Fuell Cell Corp	HGC; VNG Heingas Rhenag Wingas	Erdgashaus Maxep н Гамбург Мюльгайм ( Рур ) Людвигсбург ( запланир .)
PEM	Вайлант	-	в стадии подготовки
PEM	Plug Power Corp.	-	штат Нью-Йорк США
PEM	Сименс	-	-
SOFC	Зульцер-Хексис	Thyssengas EWE	Дуйсбург Олденбург