¿Cuál es la historia del desarrollo de las pilas de combustible?
En los últimos 20 años, Estados Unidos y Japón han otorgado gran importancia al desarrollo de las pilas de combustible. La inversión en I+D es grande y los resultados rápidos y eficaces.
Estados Unidos es el país con mayor desarrollo de pilas de combustible. En 1990, había 23 unidades de pila de combustible en funcionamiento, con una capacidad instalada total de 110.000 kilovatios. El objetivo técnico del desarrollo de pilas de combustible en los Estados Unidos es mejorar la utilización del combustible, reducir los costos de producción de pilas de combustible y los costos de generación de energía, y centrarse en el desarrollo de tecnología multicanal.
A principios de 1990, Bell Labs desarrolló con éxito una pila de combustible con microchip que puede convertir directamente la mezcla de gas (gas) utilizada como combustible en energía eléctrica. Cada kilogramo de gas puede generar 1 kW. La pila de combustible está formada por una película respirable de óxido de aluminio de menos de 500 milmillonésimas de metro de espesor, intercalada entre dos finas láminas de platino. Sus ventajas son el peso ligero, el bajo costo, la carga conveniente y solo es necesario reemplazar la bolsa de aire. Puede sustituir las baterías y los generadores portátiles actualmente en uso. Westinghouse ha construido una central eléctrica de pila de combustible de ácido fosfórico de 1.500 kW y ahora está construyendo una nueva central eléctrica de 7.500 kW. Estados Unidos también ha desarrollado con éxito una pila de combustible sólido de 3 kW y está desarrollando una batería sólida de 25 kW.
El Departamento de Energía de EE. UU. desarrolló recientemente una celda de combustible cerámica que coloca combustible líquido o gaseoso en dos láminas cerámicas corrugadas, lo que permite que el combustible reaccione directamente con el oxidante para obtener energía eléctrica, eliminando así la necesidad de energía eléctrica general. Pilas de combustible. Tanque de combustible requerido. En comparación con otras pilas de combustible, libera el doble de energía y la eficiencia de generación de energía alcanza entre el 55% y el 60%.
El desarrollo de las pilas de combustible en Japón también fue relativamente temprano. A partir de 1961, la Fuji Electric Company de Japón comenzó a desarrollarla. En 1972, fabricó una batería alcalina de 10 kilovatios. En 1973, pasó al desarrollo de baterías de fosfato, que también se desarrollaron rápidamente. A principios de la década de 1980, Japón incluyó el desarrollo de pilas de combustible en el "Plan Moonlight". A partir de 1986, se promovió la generación de energía con pilas de combustible en algunas zonas. El 12 de mayo de 1991, la Compañía de Energía Eléctrica de Tokio de Japón construyó con éxito el dispositivo de generación de energía con pila de combustible de ácido fosfórico más grande del mundo, con una potencia de salida de 11.000 kilovatios. La eficiencia de generación de energía es del 41%. La pila de combustible está refrigerada por agua con ácido fosfórico y es un producto de primera generación. Se estima que una vez que esta pila de combustible entre en la etapa práctica, podrá satisfacer las necesidades de energía de al menos 5.000 hogares residenciales. Por lo tanto, algunas personas lo consideran como el primer paso en la comercialización de pilas de combustible y tiene un alto valor de desarrollo.
En 1989 se construyó en Japón una central eléctrica de este tipo de 200 kilovatios y actualmente se está construyendo otra de 4.500 kilovatios.
La pila de combustible de segunda generación es una pila de combustible de carbonato fundido, que también ha entrado en fase de prueba industrial. Japón ha tenido éxito en el nivel de 30 kW. La pila de combustible de tercera generación es una pila de combustible de electrolito sólido que se ha probado con éxito en Japón al nivel de 1 kW. A finales de 1991, Nippon Electric Power Company y City Gas Company formaron una cooperativa de investigación de tecnología de generación de energía con pilas de combustible de ácido fosfórico en Osaka. Está previsto construir nuevas pilas de combustible de 5.000 kW y 1.000 kW a finales de 2019. En 1992, Japón y Estados Unidos decidieron unir fuerzas.
El gobierno japonés ha estado implementando un plan a largo plazo para promover las celdas de combustible, que se utilizarán ampliamente en distritos comerciales, hospitales, instalaciones deportivas y otros departamentos a principios de la década de 1990; a finales de la década de 1990, se promoverá en las empresas industriales; a principios del siglo XX representa el 13% de la generación total de energía del país, lo que convierte a las pilas de combustible en una nueva fuente de energía importante en el futuro. Actualmente se está construyendo una central eléctrica de pila de combustible de 5.000 kilovatios, que puede funcionar de forma continua durante 8.000 horas, con una eficiencia energética del 40% y una eficiencia térmica híbrida del 80%. Se estima que en 2005 Japón tendrá más de 654,38 millones de kilovatios de pilas de combustible ampliamente utilizadas en diversos campos.
A principios de la década de 1990, Japón también comenzó a desarrollar "pilas de biocombustible" ultraminiaturas. Su principio es el mismo que el de una batería alimentada por hidrógeno, pero utiliza glucosa de la sangre humana como combustible principal.
Su objetivo principal es alimentar un órgano pancreático artificial y enterrarlo dentro del cuerpo del paciente. Se estima que el voltaje máximo que puede producir es de 1,1 voltios, con un amperaje de 0,1 amperios.
Los expertos predicen que, con nuevos avances en la tecnología de generación de energía con pilas de combustible, como nuevo sistema de suministro de energía, a mediados del siglo XXI, se podrá reemplazar la generación de energía térmica para formar una potente red de generación de energía con pilas de combustible. y convertirse en un importante sistema de suministro de energía secundario.