Πειραματική μελέτη ενεργειακού συστήματος υδριδίων μετάλλου-συστοιχίας κυττάρων καυσίμου

• Κύριος συγγραφέας: Κυριάκου, Δήμητρα
• Άλλοι συγγραφείς: Πυργιώτη, Ελευθερία
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Κυψέλες καυσίμου; Μεταλλικά υδρίδια; Fuel cells; Metal hydrids; 621.312 429

Τα τελευταία χρόνια συντελείται μια σημαντική προσπάθεια για την ανάπτυξη μεθόδων παραγωγής ενέργειας από αναναεώσιμες πηγές. Το γεγονός ότι το μεγαλύτερο ποσοστό των ενεργειακών μας αναγκών καλύπτεται από τα ορυκτά καύσιμα, τα οποία περιέχουν άνθρακα, έχει ως αποτέλεσμα την αυξανόμενη απελευθέρωση CO2, κάτι που συντελεί στην ρύπανση του περιβάλλοντος. Η εξάρτηση λοιπόν από τις εξαντλήσιμες πηγές ενέργειας(αφού οι ποσότητες των ορυκτών καυσίμων είναι περιορισμένες) και η ρύπανση του περιβάλλοντος, αποτελούν κινητήριες δυνάμεις για την ανάπτυξη και εκμετάλλευση νέων εναλλακτικών μορφών ενέργειας. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και υλοποίηση ενός συστήματος παραγωγής υδρογόνου, ως μια ανανεώσιμη μορφή ενέργειας (ΑΠΕ), εκμεταλλευόμενο την πλεονάζουσα ενέργεια από ΑΠΕ. Μια υδρογονογεννήτρια (ηλεκτρόλυσης) χρησιμοποιείται για τη πλήρωση με υδρογόνο των φιαλών που περιέχουν μεταλλικά υδρίδια. Το αποθηκευμένο υδρογόνο των φιαλών τροφοδοτεί την κυψέλη καυσίμου τύπου PEM. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια από το αποθηκευμένο υδρογόνο καλύπτει τις ανάγκες φορτίου τις ώρες αιχμής. Ως φορτίο χρησιμοποιήθηκε ρυθμιζόμενη ωμική αντίσταση ισχύος. Συγκεκριμένα στο 1° κεφάλαιο, «Ενέργεια υδρογόνου», γίνεται μια σύντομη αναφορά τόσο στις ιδιότητες του υδρογόνου όσο και στις τεχνολογίες για την παραγωγή του, δίνοντας έμφαση στην παρασκευή του μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού, αφού αυτή η μέθοδος θα χρησιμοποιηθεί. Στη συνέχεια γίνεται παρουσίαση των τρόπων μεταφοράς-διανομής και σύγκριση του υδρογόνου έναντι άλλων συμβατικών πηγών ενέργειας. Τέλος εξετάζονται οι κίνδυνοι που ενέχει ως καύσιμο και τα πλεονεκτήματά του έναντι των μπαταριών ως μέσο αποθήκευσης ενέργειας. Στο 2ο κεφάλαιο, «Αποθήκευση του υδρογόνου», γίνεται αναφορά στις τεχνολογίες αποθήκευσης και δέσμευσης του υδρογόνου, όπως υγροποίηση σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, αποθήκευση σε δοχεία υπό υψηλή πίεση και με εισχώρηση σε μεταλλικά υδρίδια. Συγκεκριμένα αναλύεται η χρήση προηγμένων υλικών (μεταλλικά υδρίδια) που είναι και το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Στο 3ο κεφάλαιο,«Κυψέλες καυσίμου», γίνεται μια θεωρητική αναφορά στις κυψέλες καυσίμου. Περιγράφονται συνοπτικά η δομή, οι κατηγορίες, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των κυψελών καυσίμου. Στο 4ο κεφάλαιο, «Το ολοκληρωμένο σύστημα NexaPowerModule», παρουσιάζονται όλα τα εργαλεία του ολοκληρωμένου σύστηματος Nexa, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία. Στο 5ο κεφάλαιο, «Επεξεργασία πειραματικών μετρήσεων», παρουσιάζονται οι μετρήσεις με στόχο την σύγκριση των αποδόσεων κατά τα διάφορα πειράματα. Παρουσιάζονται επίσης η κατανάλωση του καυσίμου, η θερμοκρασία και οι πιέσεις των φιαλών αποθήκευσης των υδρογόνου.