L a b o r a t o r i u m O d n a w i a l n y c h yr d e B E n e r g i i
w i c z e n i e 5
T e s t o w a n i e o g n i w a p a l i w o w e g o w o d o r o w e g o z a s i l a n e g o e n e r g i p o c h o d z c
z k o n w e r s j i f o t o w o l t a i c z n e j
W s t p
O g n i w o p a l i w o w e j e s t u r z d z e n i e m e l e k t r o c h e m i c z n y m , k t r e w y t w a r z a e n e r g i
u |y t e c z n ( e l e k t r y c z n o [, c i e p Bo ) w w y n i k u r e a k c j i c h e m i c z n e j w o d o r u z t l e n e m . P r o d u k t e m
u b o c z n y m j e s t w o d a .
O g n i w o p a l i w o w e z b u d o w a n e j e s t z d w c h e l e k t r o d : a n o d y i k a t o d y . E l e k t r o d y
o d s e p a r o w a n e s p o p r z e z e l e k t r o l i t w y s t p u j c y w f o r m i e p By n n e j l u b j a k o c i a Bo s t a Be .
E l e k t r o l i t u m o |l i w i a p r z e p By w k a t i o n w , n a t o m i a s t u n i e m o |l i w i a p r z e p By w e l e k t r o n w .
R e a k c j a c h e m i c z n a z a c h o d z c a w o g n i w i e p o l e g a n a r o z d z i e l e n i u a t o m u w o d o r u n a
p r o t o n i e l e k t r o n n a a n o d z i e , a n a s t p n i e n a p o Bc z e n i u s u b s t r a t w r e a k c j i n a k a t o d z i e .
P r o c e s o m e l e k t r o c h e m i c z n y m t o w a r z y s z y p r z e p By w e l e k t r o n u o d a n o d y d o k a t o d y z
p o m i n i c i e m n i e p r z e p u s z c z a l n e j m e m b r a n y . W w y n i k u e l e k t r o c h e m i c z n e j r e a k c j i w o d o r u i
t l e n u p o w s t a j e p r d e l e k t r y c z n y , w o d a ( p o s t a c i e k Ba l u b p a r a ) i c i e p Bo .
P a l i w o , j a k i m j e s t w o d r w s t a n i e c z y s t y m l u b j a k o s k Ba d n i k m i e s z a n i n y g a z w - j e s t
d o p r o w a d z a n y w s p o s b c i g By d o a n o d y , a u t l e n i a c z - t l e n w s t a n i e c z y s t y m l u b m i e s z a n i n i e
( p o w i e t r z e ) - p o d a w a n y j e s t w s p o s b c i g By d o k a t o d y ( r y s . 5 . 1 ) .
R y s . 5 . 1 . B u d o w a i z a s a d a d z i a Ba n i a o g n i w a p a l i w o w e g o w o d o r o w e g o [ 2 ]
1
L a b o r a t o r i u m O d n a w i a l n y c h yr d e B E n e r g i i
O g n i w a p a l i w o w e P E M ( a n g . P r o t o n E x c h a n g e M e m b r a n e l u b P o l i m e r E l e c t r o l y t e
M e m b r a n e ) z a s i l a n e s c z y s t y m w o d o r e m l u b r e f o r m a t e m . M e m b r a n o g n i w a P E M j e s t
m a t e r i a B p o l i m e r o w y ( n p . n a f i o n ) . C h a r a k t e r y s t y c z n c e c h o g n i w P E M j e s t d u |a s p r a w n o [
( 3 5 - 6 5 % ) k o n w e r s j i e n e r g i i c h e m i c z n e j n a e l e k t r y c z n o r a z m a Ba i l o [ w y d z i e l a n e g o c i e p Ba .
Z a l e t o g n i w a P E M j e s t d o b r a n a d |n o [ o g n i w a w s y s t e m a c h p o d d a w a n y c h z m i e n n y m
o b c i |e n i o m o r a z k r t k i c z a s r o z r u c h u ( d o 6 0 s . ) , c o w y n i k a z n i s k i e j t e m p e r a t u r y r e a k c j i
z a c h o d z c e j w o g n i w i e ( 6 0 - 1 0 0 C ) . O g n i w a P E M s s t o s o w a n e g B w n i e j a k o zr d Bo e n e r g i i
w p o j a z d a c h z n a p d e m e l e k t r y c z n y m o r a z d o b u d o w y s t a c j o n a r n y c h i p r z e n o [n y c h
g e n e r a t o r w e n e r g i i [ 1 , 2 ] .
O p i s s t a n o w i s k a p o m i a r o w e g o
W s k Ba d s t a n o w i s k a d o b a d a D o g n i w a p a l i w o w e g o w c h o d z :
m o d u B f o t o w o l t a i c z n y : P = 0 . 4 8 W , U = 2 . 4 V , I S C = 2 0 0 m A ( S T C ) ; l u b o p c j o n a l n i e 2
m o d u By P V : P = 5 W , U = 2 1 V , I S C = 3 4 0 m A ( S T C ) ,
e l e k t r o l i z e r ( n a p i c i e r o b o c z e : 1 . 4 - 1 . 8 V , p r d : 0 5 0 0 m A ) z z a s o b n i k a m i g a z u i
r u r k a m i p r z e l e w o w y m i ,
o g n i w o p a l i w o w e w o d o r o w e ( P E M ) : n a p i c i e : 0 . 4 - 1 . 0 V , p r d d o 1 A ,
m o d u B p o m i a r o w y z o b c i |e n i a m i ( r e z y s t a n c y j n y m , d i o d i s i l n i k i e m e l e k t r y c z n y m ) ,
p r z e w o d y p o m i a r o w e ,
w |y k i s i l i k o n o w e ,
z a t y c z k i ,
w o d a d e s t y l o w a n a ,
s t o p e r .
W s z y s t k i e e l e m e n t y p o w i n n y b y p o Bc z o n e z g o d n i e z e s p e c y f i k a c j i n s t r u k c j i d o w i c z e n i a ,
t e m p e r a t u r a o t o c z e n i a p o d c z a s p r a c y u k Ba d u p o w i n n a z a w i e r a s i w z a k r e s i e : 1 0 3 5 C . N i e
w o l n o d o p r o w a d z i d o n a g r z a n i a s i p o w i e r z c h n i m o d u Bu s o l a r n e g o p o w y |e j 6 0 C . D o
w i c z e D n a l e |y u |y w a w y Bc z n i e w o d y d e s t y l o w a n e j . N i e n a l e |y r o z p o c z y n a p o m i a r w b e z
s p r a w d z e n i a p o Bc z e D p r z e z p r o w a d z c e g o z a j c i a .
P r z e b i e g w i c z e n i a
C e l e m w i c z e n i a j e s t p r z e b a d a n i e s y s t e m u o g n i w a p a l i w o w e g o w o d o r o w e g o z a s i l a n e g o
w o d o r e m i t l e n e m p o c h o d z c y m i z p r o c e s u e l e k t r o l i z y w o d y d e s t y l o w a n e j . w i c z e n i e o r a z
s p r a w o z d a n i e k o Dc o w e n a l e |y w y k o n y w a w e d Bu g w s k a z w e k .
E k s p e r y m e n t n r 1
R o z r u c h o g n i w a p a l i w o w e g o o r a z w y z n a c z a n i e j e g o c h a r a k t e r y s t y k p r a c y
E l e m e n t y s t a n o w i s k a n a l e |y p o Bc z y w s t p n i e t a k j a k n a r y s u n k u 5 . 2 , a n a s t p n i e w y k o n a
b a d a n i a i p o m i a r y z g o d n i e z i n s t r u k c j s z c z e g Bo w .
I n s t r u k c j a s z c z e g Bo w a :
1 . O [w i e t l i w s t p n i e m o d u B( y ) f o t o w o l t a i c z n y ( e ) ( w t a k i s p o s b , a b y u z y s k a p r d
z w a r c i a I z o w a r t o [c i r z d u 1 0 0 2 0 0 m A w e d Bu g w s k a z w e k p r o w a d z c e g o z a j c i a )
z a n o t o w a w a r t o [ g s t o [c i m o c y p r o m i e n i o w a n i a E [ W / m 2 ] p r z y p o w i e r z c h n i
m o d u Bu ( w ) P V , p r d u z w a r c i a I z o r a z z m i e r z y i o b l i c z y p o l e p o w i e r z c h n i S
m o d u Bu ( w ) ( o g n i w f o t o w o l t a i c z n y c h ) .
2
L a b o r a t o r i u m O d n a w i a l n y c h yr d e B E n e r g i i
E = I z = S =
( E 1 = E 2 = )
2 . W y Bc z y o [w i e t l e n i e m o d u Bu ( w ) f o t o w o l t a i c z n e g o ( y c h ) .
3 . P o Bc z y m o d u B( y ) f o t o w o l t a i c z n y ( e ) z e l e k t r o l i z e r e m ( o d p o w i e d n i o b i e g u n y d o d a t n i e
z e s o b i u j e m n e z e s o b ) .
4 . O d Bc z y d Bu |s z e w |y k i o d o g n i w a p a l i w o w e g o .
5 . N a p e Bn i o b y d w a z b i o r n i c z k i e l e k t r o l i z e r a w o d d e s t y l o w a n d o p o z i o m u z n a c z n i k a 0
m l .
6 . Z a p o m o c d Bu |s z y c h w |y k w p o Bc z y w y j [c i e g a z o w e w o d o r u e l e k t r o l i z e r a z
w e j [c i e m g a z o w y m w o d o r u ( p o Bo |o n e w y |e j ) o g n i w a p a l i w o w e g o . A n a l o g i c z n i e
p o Bc z y w y j [c i e z w e j [c i e m t l e n o w y m .
R y s . 5 . 2 . S c h e m a t p o Bc z e D s t a n o w i s k a d o w s t p n e g o o c z y s z c z a n i a u k Ba d u
R o z r u c h o g n i w a w o d o r o w e g o
7 . U s t a w i p o t e n c j o m e t r w p o z y c j i O P E N o r a z z a Bc z y o [w i e t l e n i e m o d u Bu
f o t o w o l t a i c z n e g o .
8 . P r o c e s t w o r z e n i a g a z u ( o d m o m e n t u p o j a w i e n i a s i p i e r w s z y c h p c h e r z y k w w o d o r u )
u t r z y m a p r z e z 5 m i n u t .
9 . P o t y m c z a s i e z a p o m o c p o t e n c j o m e t r u w m o d u l e p o m i a r o w y m u s t a w i o b c i |e n i e n a
w a r t o [ 3 i k o n t y n u o w a p r o c e s p r z e z 3 m i n u t y .
1 0 . Z a n o t o w a w a r t o [ p r d u I 3 p By n c e g o p r z e z o b c i |e n i e n a p o c z t k u i k o Dc u
p o w y |s z e g o o k r e s u c z a s u .
I 3 ( p o c z . ) = I 3 ( p o 3 m i n . ) =
1 1 . P o 3 m i n u t a c h u s t a w i p o t e n c j o m e t r w p o z y c j i O P E N . P o z o s t a w i p r o c e s n a k o l e j n e
3 m i n u t y .
3
L a b o r a t o r i u m O d n a w i a l n y c h yr d e B E n e r g i i
1 2 . P o t y m c z a s i e o d Bc z y n a k r t k i o k r e s c z a s u m o d u B( y ) f o t o w o l t a i c z n y ( e ) o d
e l e k t r o l i z e r a . W t y m c z a s i e u m i e [c i z a t y c z k i n a k o Dc a c h k r t k i c h w |y k w
w y c h o d z c y c h z o g n i w a p a l i w o w e g o z g o d n i e z r y s u n k i e m 5 . 3 .
R y s . 5 . 3 . S p o s b z a m o n t o w a n i a z a t y c z e k n a k r t k i c h w |y k a c h o d p r o w a d z a j c y c h g a z
z o g n i w a p a l i w o w e g o ( m a g a z y n o w a n i e g a z w )
W y z n a c z a n i e c h a r a k t e r y s t y k p r a c y o g n i w a w o d o r o w e g o
1 3 . P o d Bc z y p o n o w n i e m o d u B( y ) P V d o e l e k t r o l i z e r a . Z a n o t o w a w t a b e l i 5 . I w a r t o [c i
p r d u i n a p i c i a m o d u Bu ( w ) P V n a p o c z t k u o r a z w m o m e n c i e z g r o m a d z e n i a 1 0 m l
w o d o r u . Z a n o t o w a c a Bk o w i t y c z a s m a g a z y n o w a n i a w o d o r u T H .
T a b e l a 5 . I
W y n i k i p o m i a r w p r d u i n a p i c i a o g n i w a f o t o w o l t a i c z n e g o
z a s i l a j c e g o e l e k t r o l i z e r n i e o b c i |o n y
C z a s t [ s ] I P V [ A ] U P V [ V ] P P V [ W ]
0
T H = &
1 4 . P o t y m c z a s i e o d Bc z y m o d u B( y ) s o l a r n y ( e ) o d e l e k t r o l i z e r a o r a z p o d Bc z y w o l t o m i e r z
d o z a c i s k w o g n i w a p a l i w o w e g o ( r y s . 5 . 4 ) .
4
L a b o r a t o r i u m O d n a w i a l n y c h yr d e B E n e r g i i
R y s . 5 . 4 . U k Ba d k o Dc o w y d o w y z n a c z a n i a c h a r a k t e r y s t y k i p r d o w o - n a p i c i o w e j
o g n i w a p a l i w o w e g o
1 5 . W y p e Bn i t a b e l 5 . I I , r o z p o c z y n a j c p o m i a r y o d o b c i |e n i a O P E N , w a r t o [c i p r d u i
n a p i c i a z a n o t o w a o k o Bo 1 0 - 2 0 s e k u n d p o n a s t a w i e n i u d a n e g o o b c i |e n i a ( w
m o m e n c i e u s t a l e n i a w p r z y b l i |e n i u s t a Be j w a r t o [c i p r d u ) .
1 6 . N a k o Dc u d o k o n a p o m i a r w d l a |a r w e c z k i , s i l n i c z k a i s t a n u z w a r c i a ( 0 &!) .
1 7 . P o s k o Dc z e n i u p o m i a r w n a s t a w i o b c i |e n i e O P E N i w y j z a t y c z k i z k r t s z y c h
w |y k w ( w c e l u u s u n i c i a z a p a s u w o d o r u z e l e k t r o l i z e r a ) .
T a b e l a 5 . I I
W y n i k i p o m i a r w i o b l i c z e D d o w y z n a c z a n i a c h a r a k t e r y s t y k o g n i w a p a l i w o w e g o w t r y b i e
o f f - l i n e
O b c i |e n i e
I [ A ] U [ V ] P [ W ]
[ ]
"
2 0 0
1 0 0
5 0
1 0
5
3
5
L a b o r a t o r i u m O d n a w i a l n y c h yr d e B E n e r g i i
1
|a r w k a
s i l n i k
0
1 8 . P o d Bc z y p o n o w n i e m o d u B( y ) P V d o e l e k t r o l i z e r a ( r y s . 5 . 2 ) o r a z u m i e [c i z a t y c z k i n a
k o Dc a c h k r t k i c h w |y k w w y c h o d z c y c h z o g n i w a p a l i w o w e g o z g o d n i e z r y s u n k i e m
5 . 3 .
1 9 . Z a Bc z y o [w i e t l e n i e m o d u Bu ( w ) P V .
2 0 . W y p e Bn i t a b e l 5 . I I I w a r t o [c i a m i p r d w i n a p i , r o z p o c z y n a j c p o m i a r y d l a
k a |d e g o o b c i |e n i a p o u s u n i c i u z a p a s u w o d o r u i t l e n u z e l e k t r o l i z e r a . W y n i k i
n o t o w a p o u s t a b i l i z o w a n i u w s k a z a D m i e r n i k w .
2 1 . S p r a w n o [ 1 o z n a c z a s p r a w n o [ k o n w e r s j i f o t o w o l t a i c z n e j m o d u Bu ( w ) P V , 2 -
s p r a w n o [ p r o c e s u e l e k t r o l i z y i o g n i w a w o d o r o w e g o , z a [ 3 - s p r a w n o [ c a Be g o
p r o c e s u w Bc z n i e z k o n w e r s j f o t o w o l t a i c z n , z g o d n i e z e w z o r a m i :
U I U I
U I
P V P V
1 0 0 [ % ]
1 0 0 [ % ] 1 0 0 [ % ]
1 2
3
E S U P V I P V
E S
T a b e l a 5 . I I I
W y n i k i p o m i a r w i o b l i c z e D d o w y z n a c z a n i a c h a r a k t e r y s t y k i p a r a m e t r w o g n i w a
p a l i w o w e g o p r a c u j c e g o w t r y b i e o n - l i n e
M o d u B( y ) P V O b c i |o n e o g n i w o
S p r a w n o [c i
O b c . p a l i w o w e
[ ] I P V U P V P P V
I [ A ] U [ V ] P [ W ] 1 [ % ] 2 [ % ] 3 [ % ]
[ A ] [ V ] [ W ]
"
2 0 0
1 0 0
5 0
1 0
5
3
1
|a r w k a
s i l n i k
0
6
L a b o r a t o r i u m O d n a w i a l n y c h yr d e B E n e r g i i
S p r a w o z d a n i e z p r z e b i e g u w i c z e n i a
S p r a w o z d a n i e z p r z e b i e g u w i c z e n i a p o w i n n o z a w i e r a :
- w a r t o [ g s t o [c i m o c y p r o m i e n i o w a n i a E z p k t 1 , p r d y I 3 z p k t 1 0 o r a z c z a s T H z p k t 1 3
i n s t r u k c j i w i c z e n i a ,
- p r z y k Ba d o w e o b l i c z e n i a p a r a m e t r w z t a b e l 5 . I , 5 . I I i 5 . I I I ( z d y s k u s j j e d n o s t e k ) ,
- w y p e Bn i o n e t a b e l e ,
- p r z e b i e g i g r a f i c z n e ( w j e d n y m u k Ba d z i e w s p Br z d n y c h ) c h a r a k t e r y s t y k U = f ( I ) d l a
p o m i a r w z t a b e l i 5 . I I p r z e b i e g u w i c z e n i a o r a z d l a p o m i a r w z t a b e l i 5 . I I I ( b e z p u n k t w
d l a |a r w k i i s i l n i k a ) ,
- p r z e b i e g i g r a f i c z n e ( w j e d n y m u k Ba d z i e w s p Br z d n y c h ) c h a r a k t e r y s t y k P = f ( I ) d l a p o m i a r w
z t a b e l i 5 . I I p r z e b i e g u w i c z e n i a o r a z d l a p o m i a r w z t a b e l i 5 . I I I ( b e z p u n k t w d l a |a r w k i i
s i l n i k a ) ,
- p u n k t y p o m i a r o w e d l a |a r w k i i s i l n i k a n a n i e s i o n e o s o b n o n a o d p o w i e d n i c h
c h a r a k t e r y s t y k a c h ( z t a b e l 5 . I I i 5 . I I I ) ,
- w a r t o [c i s p r a w n o [c i 1 , 2 i 3 p r z e d s t a w i o n e g r a f i c z n e ( n p . w p o s t a c i s Bu p k w ) d l a
w s z y s t k i c h b a d a n y c h o b c i |e D ( z t a b e l i 5 . I I I ) ,
- w a r t o [c i [r e d n i e s p r a w n o [c i 1 , 2 i 3 ,
- w n i o s k i d o w i c z e n i a .
B i b l i o g r a f i a
1 . C h m i e l n i a k T . J . : T e c h n o l o g i e e n e r g e t y c z n e , W y d a w n i c t w o P o l i t e c h n i k i Zl s k i e j , G l i w i c e 2 0 0 4 .
2 . J a s t r z b s k a G . : O d n a w i a l n e zr d Ba e n e r g i i i p o j a z d y p r o e k o l o g i c z n e , W y d a w n i c t w a N a u k o w o - T e c h n i c z n e ,
w y d . I I , W a r s z a w a 2 0 0 9 .
3 . h t t p : / / w w w . o g n i w a - p a l i w o w e . c o m /
7
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