Ученые Варшавского технологического университета работают над созданием прототипа когенерационной установки (т.е. производящей электроэнергию и тепло одновременно или в рамках одного технологического процесса). Как поясняет Олаф Дыбиньский с факультета энергетики и авиационной техники Варшавского технологического университета, это будет когенерационная установка совершенно нового типа, получившая название Molten Carbonate e-Fuel Cell (сокращенно MCeFC).
Инновационная идея инженеров Варшавского технологического университета
«Это высокотемпературная батарея топливных элементов, основанная на технологии карбонатных элементов, но работающая на жидком биотопливе и электронном топливе вместо водорода», — объяснил инженер, слова которого цитируются на сайте университета.
Он добавил, что эти ячейки позволяют производить электричество и тепло в электрохимическом процессе, который включает перемещение карбонат-ионов. Весь процесс происходит при температуре 600-700 °С.
В установке MCeFC жидкое топливо (например, керосин, дизельное топливо и различные спирты) с помощью пара и тепла преобразуется в смесь водорода и окисид углерода (так называемый синтез-газ). Однако тепловой баланс остается положительным. Этот процесс называется реакцией парового риформинга жидкого топлива.
«Благодаря соответствующей конструкции можно будет напрямую использовать различные жидкие виды топлива и биотоплива, в том числе синтетические, что является инновацией на рынке топливных элементов и в отрасли малых когенерационных устройств», — пояснил Дыбиньский.
Благодаря этому решению домохозяйства (частные дома) смогут производить электроэнергию и тепло для собственных нужд, не полагаясь на электросеть. Для производства электроэнергии и тепла для собственных нужд следует использоваться топливо, которое вскоре будет доступно на каждой заправке или может быть произведено с помощью традиционного спиртового брожения. Имеются в виду спирты — с упором на те, которые производятся синтетически для поддержания замкнутого цикла углекислого газа — такие как метанол, этанол, пропанол или глицерин, а также биотопливо, производимое преимущественно на основе естественных процессов спиртового брожения, например, самогон.
На практике использование разрабатываемого когенератора будет ограничиваться заполнением топливного бака смесью воды и отборного спирта, поскольку водород, участвующий в процессе производства энергии, будет выделяться непосредственно в аппарате из обоих видов топлива.
Устройство MCeFC должно проработать без обслуживания несколько десятков тысяч часов, заверил Дыбиньский. В проекте отказались от использования чистого водородного топлива, чтобы избежать проблем с его транспортировкой и хранением. Эти процессы всегда приводят к потерям, а также требуют использования дополнительной электроэнергии, например, для сжатия или конденсации. Это предполагает дополнительные затраты.
Кроме того, водород легковоспламеняем и взрывоопасен, что также затрудняет транспортировку и хранение и вызвало бы риски, если бы топливо хранилось дома.
Замена водорода топливом, которое можно транспортировать и хранить с использованием имеющейся инфраструктуры, трубопроводов, резервуаров и канистр, не только позволяет избежать проблем, связанных с водородом в качестве топлива, но и позволяет использовать все преимущества, которые дает развитие возобновляемых источников энергии.
Использование биотоплива для питания MCeFC в будущем должно позволить рассматривать устройство как генератор возобновляемой энергии, работающий в системе полупотребителя (одновременное производство и потребление сырья).
В настоящее время команда Дыбиньского находится на стадии разработки технического проекта конструктивных элементов установки MCeFC.