世俗的权力基于太阳能氢燃料电池系统的分析

婴儿Pooja¹辛格,分水岭配音²,Parveen Lehana³

M.Tech。学生,ECE称,S.S.C.E.T Badhani Pathankot、旁遮普、印度。
助理教授,ECE称,S.S.C.E.T Badhani Pathankot、旁遮普、印度。
教授,电子&物理系,查谟和克什米尔,印度查谟大学

文摘

目前,化石燃料作为主要能源满足世界能源需求正在迅速耗尽。他们的废物也引起全球环境问题。解决方案之一是取代现有的化石燃料能源系统的非化石燃料的能源系统。的相对成本和二氧化碳减排效益先进非化石燃料发电。利用光伏发电在电力系统脱离公共电网通常需要赔偿短期存储的日夜周期以及长期存储平滑季节性收获能源的区别。提出了一个模型基于太阳能的小型电力能源——氢燃料,解决了长期存储能量的问题。在solarhydrogen能源系统中,一些光伏阵列将提供当前电力需求,而另一些将用于生产氢的存储和以后使用燃料电池发电。本文还介绍了系统的设计使用的太阳能氢燃料系统之间即产生不间断电力。,独立对天气气候或太阳。

关键字

电解过程中,负载,万用表等,PEM燃料电池、太阳能面板

介绍

能源是社会经济发展的重要输入。由于推广的农业,工业,和国内活动对能源的需求明显增加,尤其是在新兴国家。这意味着快速增长的温室气体排放水平和燃料价格的增长,这是背后的主要驱动力的努力更有效地利用可再生能源,即能量来自于自然资源和自然也无言。尽管可再生能源的明显优势,它提供了重要的缺点,如不连续的一代,因为大多数可再生能源资源取决于气候,这就是为什么他们的使用需要复杂的设计,规划和控制优化方法。谨慎的,独立的太阳能系统和氢能源系统可以提供一个连续供电由于季节性和周期性变化独立系统[1]。不同类型的能源资源如图。1。所有的基本生活必需品取决于和un-interrupted供应充足的能量。但是我们把它理所当然,年复一年的能源需求持续增长。本文提出了一种基于模型的小型电力能源发电太阳能氢燃料解决能源的长期存储问题。在太阳能氢能源系统中,一些光伏阵列将提供当前的电力需求,而另一些将用于生产氢的存储和以后使用以电解燃料电池发电。

从长远来看,一个基于氢经济将影响所有的部门。氢提供了在很多方面是一种理想的能源载体或能量货币。生命周期评价是一个系统的分析方法,帮助识别和评估竞争过程的环境影响。

如图2所示,创建一个生命周期库存占总输入和输出的流归因于氢的生产[2]。可再生能源发电的可用于制造氢气和氧气通过电解水,氧和氢结合在燃料电池发电需要如图3所示。这项工作地址相关问题发展的一个新概念board-hydrogen生产能源恢复[3]。

基于太阳能氢代在多云的天气可能会很困难。因此不间断的能源供应、基于太阳能的系统应该支持替代能源生产机制。例如,基于太阳能氢存储系统可以帮助朝着这一目标,如图3所示。它允许能量管理策略的测试最好满足燃料电池的电力需求。没有其他能源发电技术结合燃料电池提供好处。如下的一些好处。

能源安全:丰富的来源

燃料供应安全:高效、模块化和灵活

物理安全:资源在自然界中均匀分布

高可靠性

高质量的功率和效率高,高达85%

环境友好的

本文的目的是探讨基于世俗的权力分析太阳能氢燃料电池系统。第二部分解释了基于太阳能氢燃料电池系统包括三部分即太阳能电池板、电解水的过程,以及氢燃料。第三节中给出的方法,结果和讨论部分IV和V节结论。

基于太阳能氢燃料电池系统

基于太阳能氢燃料电池系统是一个系统,它由三个部分组成即太阳能电池板、电解水的过程,和氢燃料以及聚合物电解质膜(PEM)燃料电池。它由三个部分太阳能电池板、电解槽和电力生产燃料电池[4]。

太阳能电池板:燃油价格不断上涨,全球石油储量的下降,可再生能源被看着,永无止境的能源未来。太阳能是最寻求发展中国家今天[5]。传统的太阳能电池被称为光伏电池用于获取太阳能。它标识直接阳光转化为能量通过太阳能电池。光伏光参考电压的创建形式。太阳能光伏系统直接将阳光转化成有用的电能。这个过程称为光电效应,由“亚历山大Bequerel”在1839年发现的。光生伏打效应描述了积极和消极的释放电荷载体的固态光照射时其表面。能量发生器在光伏系统是太阳能电池。这些太阳能电池的半导体材料,通常是硅。 When light hits the cells, they absorb energy through photons. This absorbed energy knocks out electrons in the silicon, allowing them to flow. By adding different impurities to the silicon such as phosphorus and boron, an electric field can be established. This electric field acts a as a diode, because it only allow electrons to flow in one direction. Consequently, the end result is a current of electrons, better known to us as electricity. For given solar irradiation, the efficiency of PEC (Photo Electrochemical Cell) hydrogen energetic output is lower than the Photo Voltaic electrical output [6]. The output power (product of current and voltage) of a solar cell is temperature dependent. Higher cell temperature lead to lower output and hence to lower efficiency. The level of efficiency indicates how much of the radiated quantity of light is converted into usable electrical energy. The electrical system powered by solar arrays requires special design considerations due to varying nature of the solar power generated resulting from unpredictable and sudden changes in weather conditions which change the solar irradiation level as well as the cell operating temperature [7].

电解过程:电解是一种分离方法结合元素和化合物通过电流通过它们也被定义为分解的物质通过电流。当电流通过水含有电解质,通过oxidationreduction水分子分解反应。在阳极生成氧气和氢气生成阴极如图4所示。

电解液的目的,如硫酸钠,是提供离子,将当前的解决方案。根据电解液的性质不同,不同的反应可能发生在阳极和阴极的电解水溶液中。

氢燃料电池,氢是一个可用于存储的能量载体,移动,和从其他来源提供能源。这是最简单的元素在地球上,宇宙中最丰富的元素;尽管它的简单性和丰富,氢气体地球上不会自然发生。它总是结合其他元素例如水是氢和氧的结合。氢还发现在许多有机化合物,尤其是“碳氢化合物组成燃料如汽油、天然气、甲醇、丙烷等发电使用纯氢必须首先从一个包含化合物则可用于燃料电池[8]。例如,在水的电解,电是用于生产氢和氧。在燃料电池中发生逆反应;氢气和氧气反应形成水和电。Whenhydrogen燃烧时,氢气和氧气之间的反应,结果在水里,而能量以热的形式释放。在燃料电池中,这个过程分成了两个部分。 The two processes take place on each respective side of the electrolyte which keeps the gases separated, but which transports ions. The negatively charged electrons move in an outer electrical circuit. With this apparatus a portion of chemical energy is converted directly to electrical energy. In reality, the efficiency is lower, but compared to traditional technology, the fuel cell is very efficient. There are several fuel cells with different characteristics and uses. They are usually classified according to the electrolyte that is used i.e. alkaline (AFC), proton exchange membrane (PEMEC), phosphoric acid (PAFC), molten carbonate (MCFC), solid oxide (SOFC) etc. [2]. Polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell is also sometimes referred to as a polymer electrolyte fuel cell (PEFC). PEM fuel cells are the serious candidate for small-scale distributed stationary power generation [9].

方法

调查进行了研究基于世俗的权力分析太阳能氢燃料电池系统。在本研究论文,其目的是使用氢燃料电池发电。下面的实验设置可以理解在图5中。首先,太阳能电池板使用太阳能,太阳能转换成电能。转换后,太阳能电池板产生的电能的应用电解槽电解水的过程发生的地方。当电流通过水含有电解质,水分子分解通过氧化还原反应。氧气生成阳极和阴极产生氢气,氧气和氢气气体收集在不同的烧瓶。现在,收集纯氢气和氧气(空气)的形式应用于燃料电池。燃料电池是一种电化学装置,将氢燃料直接转化为电和热没有燃烧。通过电化学反应的性质,燃料电池可以作为内燃机效率的两倍多。

内燃机燃烧燃料产生热量,反过来将热能转化为机械能的装置,最后电。燃料电池产生的电力,水和热量直接从生成氢气和氧气,然后应用可再生能源各自的负载。这个实验的硬件系统如图6所示。在这个实验中,太阳能模块暴露于太阳辐射从一小时460欧姆电阻负载和电路连接。然后阅读都是后一分钟间隔。

结果与讨论

调查进行了使用燃料电池系统的决心solarhydrogen基于燃料电池的电特性。发现输出功率达到最大功率点36.025 nW (nano -瓦)在1.31 V (V)和27.5μA (micro-Amperes)电流。作为结果,最大输出功率降低到1.029 nW (nano-Watts) 0.21 V (V)和4.9μA (micro-Amperes)从最大功率点的36.025 nW (nano-Watts) 1.31 V (V)和27.5μA (micro-Amperes)电流。太阳能氢燃料电池的最大输出功率设置在太阳能电池板后读数从电路中删除。所有的阅读都是每1分钟后见表1。

计算值是在形式的图表示为如图7所示。所有这些都是必要的在进步的概念集成和热电联产,以减少高能源消耗和困难在每个单元。太阳能氢预处理部分,本文一直在关注一个重要组成部分。膜技术是一种很有前途的替代应用在这一节和PEM的克服系统性能在使用这种技术是在良好的协议与小学数学模拟和没有外部能量需求的标准条件。

结论

它可以得出基于太阳能氢燃料电池系统的实验研究,系统的功率和减少氢气的体积减少。它可以提供明显的稳定电压。同时,废物从系统如氧气、热量和水肯定不是有害的环境。因此,我们研究了,但是电解过程中氢气的体积减小,输出功率也会减少。所以,这个缺点可以克服太阳能电解过程中通过使用储氢过程。

承认

作者想表达深深的感激和感谢张成泽阁下辛格博士学者,物理和电子产品,扩展自己的知识和帮助。他不断指导和鼓励使这项研究成为可能。

引用

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