Page 1
Conrad Vevőszolgálat, 1124 Budapest, Jagelló út 30. Tel: 319 0250
Tüzelőanyag cellás autó modell
Rend.sz.: 198062
Modell: FCJJ-11
1. Bevezetés: a hidrogén tüzelőanyag-celláról
a. Miért épp a hidrogén?
Civilizációnk 100000-szer gyorsabban használja el a
fosszilis tüzelőanyagokat, mint ahogyan azok pótlódnak,
ami sok kérdést vet fel. Az olajjal kapcsolatos számos
probléma (politikailag bizonytalan országokból származik,
használata légszennyező, hozzájárul az üvegházhatáshoz
és így az általános felmelegedéshez stb.) miatt az új,
hosszú távra alkalmas helyettesítő technológiák stratégiai
jelentőséggel bírnak. Ezek közé tartozik ez a hidrogén
tüzelőanyag cella.
A hidrogén az univerzumban leggazdagabban
rendelkezésre álló elem, és fajlagos energiahordozó
képessége is nagy. Előállítható hagyományos vagy
megújuló energiaforrások, mint pl. nap- vagy szélenergia
segítségével. A hidrogén, ha hozzájutottunk, számos
területen, pl. autózáshoz is alkalmazható. Újrahasznosítható
forrás, vagyis naponta használt üzemanyagunk helyben és
korlátlan mennyiségben előállítható. Amikor tüzelőanyag
cellában használják fel, elektromosság és víz keletkezik. A
vízből azután ismét hidrogén és oxigén állítható elő. Ez egy
folyamatos és természetes ciklus, toxikus emisszió nélkül.
Világszerte több "hidrogén-autópálya" projekten dolgoznak,
és több, mint 200 hidrogén-tankolót építettek a tüzelőanyag-
cellás autók számára.
b. Mi a tüzelőanyag cella, és hogyan működik?
A tüzelőanyag cella olyan eszköz, mellyel a hidrogénből
újrahasznosítható elektromos energia nyerhető. A hidrogén
és oxigén speciális anyagból való rétegeken reagál
egymással, és égés nélkül keletkezik elektromosság és víz.
Elektromos áramkör
(hidrogén)
H
2
tüzelőanyag
Felhasznált
tüzelőanyag
recirkuláció
Áramoltató
Gáz diffúzió
Katalizátor
Protoncserélő membrán
lap
elektród
(40-60% hatásfok)
A tüzelőanyag cellák iránti érdeklődés a 60-as években
indult meg, a holdraszállás alkalmával. Máig is használják
az űrtechnikában, de egyre fontosabbá válik egyéb célú
alkalmazása.
A hidrogénnel üzemelő autókat "nullemissziós jármű"-nek
hívják. Ha még ráadásul a hidrogént nap- vagy szélenergia
segítségével állítanák elő, akkor korlátlan energiaforrásunk
lenne, és a levegőt sem kéne szennyezni.
Az autó modellben egy protoncserélő membrános (PEM)
tüzelőanyag cella van (ld. alkatrész lista E tétele). Ez
elektromos energiát állít elő annak a hidrogénnek a
(oxigén)
O
2
Hő
Levegő +
vízgőz
Áramoltató lap
Gáz diff. elektr.
Katalizátor
felhasználásával, amely az autóban levő hidrogén tároló
hengerben található (ld. alkatrész lista H tétele). A hidrogén
reakcióba lép az ugyancsak előállított és az autó fedélzeten
tárolt oxigénnel.
3. Általános biztonsági tudnivalók
Az anyagi károk, súlyos sérülések, vagy haláleset
megelőzésére be kell tartani az alábbiakat:
1. A szerelés megkezdése előtt alaposan olvassa át az
útmutatót.
2. A készletet csak 12 év fölötti személyek használhatják,
és csak olyan felnőtt felügyelete mellett, aki az
útmutatóban írt biztonsági és egyéb tudnivalókkal
tisztában van.
3. Ügyelni kell, hogy a szerelés során használt
szerszámokkal ne okozzunk személyi sérülést.
4. A készlet kisméretű és törékeny darabokat is tartalmaz.
Ezek kezelésekor és összeillesztésekor ügyelni kell,
nehogy összetörjenek.
5. Ne kísérelje meg a készletben található alkatrészeket
más célra használni, sem pedig szétszedni.
6. Kapcsolja ki az elem csomagot, ha a készülék nincs
használatban. Amikor az elemkészlet be van kapcsolva, a
huzalok ne legyenek összeérintve. Használat után és
tárolás idejére az elemeket vegye ki.
7. Használat után a vizet, hidrogént és oxigént minden
alkatelemből el kell távolítani.
3. Alkatrészek listája
A. Motor burkolat
B. Fecskendő
C. Rövid gumitömlők (ld. 4. fej. 3. lépés)
D. Kerekek
E. Tüzelőanyag cella
F. Tápellátás
G. Alváz LED-lámpákkal és elektromotorral
H. Belső hengerek
I. Külső hengerek
J. Hosszú gumicsövek (ld. 4. fej. 3. lépés)
1
Page 2
Szükség van még a következő 3 alkatrészre is (külön kell
beszerezni):
• 2db AA méretű elem (alkáli ajánlott)
• Ollók
• 100ml desztillált víz*
• Napkollektor (opcionális)
*Az optimális működéshez erősen ajánlott a desztillált víz
használata.
* Napkollektor online vásárolható a
http://www.horizonfuelcell.com/store.htm
4. A készlet szerelésének lépései
1. Nyomja rá a kerekeket (D) a alváz (G) oldalainál
található stiftekre, míg kattanó hangot nem hall.
2. Tegye a motorburkot (A) az alvázon az elektromotorra.
3. Ollóval vágjon le 2db 4cm-es darabot a készletben
található hosszabbik gumicsőről. Tegye a piros stiftet
az egyik 4cm-es csőbe, a feketét a másikba. Ezek a
rövid csövek lesznek a készlet (C) alkatrészei. A
megmaradt hosszú gumicsövet vágja két egyforma
darabra. Ezek csövek lesznek a készlet (J)
alkotórészei.
4. Csatlakoztassa a rövid (C) csövet a fekete stifttel a
felső dűznire a cella H2-vel jelölt hidrogén oldalán, a
másik rövid (C) csövet a piros stifttel a felső dűznire a
cella O2-vel jelölt oxigén oldalán.
5. Illessze a tüzelőanyagcellát (E) a rárögzített (C)
gumicsövekkel a szögletes mélyedésbe az alvázon.
Ügyeljen, hogy a cellából jövő rövid (C) csövek ne
érjenek a kerekekhez.
6. Tegye a külső hidrogén- és oxigén tárolóhengereket (I)
az alvázon levő kerek mélyedésekbe. Töltse fel
desztillált vízzel az (I) külső hengereken levő
nullvonalig.
Tegye a (H) belső hengert az (I) külső hengerbe, úgy,
hogy a (H) belső henger tele legyen vízzel. Mindkét (H)
belső henger alján van egy slicc, ami lehetővé teszi a
gáz átszivárgását, a tárolt gáz mennyiségének
korlátozására. Ügyeljen, hogy a nyílások ne tudjanak
elzáródni a belső hengert tartó emelt műanyagkeret
miatt. Nyomja meg a belső (H) henger tetejét, hogy
ellenőrizze, szilárdan illeszkedik-e a külső (I) henger
alsó részén levő műanyag perembe.
7. Csatlakoztassa a hosszú (J) csöveket a belső (H)
henger tetejére. Csatlakoztassa a hidrogén tároló
hengerből jövő hosszú csövet az alsó dűznire a cella
hidrogén oldalán, az oxigén tároló hengerb
hosszú csövet pedig az alsó dűznire a cella oxigén
oldalán.
8. A tüzelőanyagcella számára fontos a jó ionos vezetés;
ehhez a cella membránját jól meg kell nedvesíteni
(hidratálás).
címen.
ől jövő
5. Elektrolízis: hidrogén fejlesztése vízből
Az elektrolízis során elektromos energiát használnak kémiai
átalakulás létrehozására. Az elektromosság megbontja a
hidrogén-oxigén kötést, és töltött részecskék keletkeznek,
melyeket ionoknak hívunk. Jelen esetben pozitív töltésű
hidrogénionok és negatív töltésű ionok állnak elő. Az
elektrolizáló berendezésnek két elektródja van, ezeken
képződnek az ionok. Az egyik elektród a pozitív töltésű
anód, melyhez a negatív ionok kapcsolódnak; a másik a
katód, ez a pozitív ionokat vonzza.
A reverzibilis tüzelőanyag cellák felhasználhatók
elektrolízisre. Az ilyen cellában az elektrolit a membrán
alkotórészét képezi. Amikor áramot bocsátunk a cellán
keresztül, az elektrolizálja a vizet. A katódnál hidrogén, az
anódnál oxigén fejlődik.
Fontos: a következőkre csak akkor térjen rá, ha a 4.
fejezet (szerelés) lépéseit végrehajtotta. A cella az
elektrolízis előtt legyen víz befecskendezéssel
hidratálva.
! Figyelmeztetés !
A nem desztillált víz tönkreteszi az elektródokat. A
tüzelőanyag celláknál használt katalizátor anyagok
kényesek a vízben levő szennyezésekre.
Speciálisan ehhez a tudományos célú készlethez lehet
kis ásványianyag-tartalmú jóminőségű ivóvizet, vagy
vezetéki vizet is használni, de ez jelentősen rövidíti a
cella élettartamát.
A cellát CSAK az O2 oldalról lehet hidratálni, a H2
oldalról nem, különben a hidrogén áramlás akadályozva
lesz.
Amennyiben a tápláláshoz pl. napkollektort kíván
használni, biztosítani kell, hogy a kimenőáram ne
léphesse túl a 0,7A-t, a normál feszültség pedig a 2V-ot.
Ezen értékek túllépése tönkreteszi a cellát.
Lépések:
1. Az elemkészlet legyen kikapcsolva. Tegyen be 2db új
AA méretű elemet az (F) elemkészlet-egységbe. Csak
a speciálisan ehhez a készlethez való elem-egységet
használja.
2. Ügyeljen, hogy a piros vezeték a cella piros hüvelyébe
(oxigén-oldal), a fekete vezeték a fekete hüvelybe
(hidrogén-oldal) kerüljön. Fordított bekötés tönkreteszi
a rendszert.
3. Kapcsolja be az elem-egységet – ezzel megindul az
elektrolízis. Hidrogén és oxigén keletkezik, amikor a víz
a víztartály felső részéig megy. A képződött gázt meg is
lehet mérni, úgy, hogy megmérjük a növekvő üres teret
a belső henger felső részében (ez kb. 5 percig tart).
Amikor a belső hidrogén-henger tele van hidrogénnel,
buborékok képződnek, melyek a belsőből a külső
hengerbe tartanak. Az elektrolízis véget ér, amikor a
belső hengerben a víz 2:1 arány mellett (2 rész
hidrogén, 1 rész oxigén) teljesen kiszorul. A több gázt
tartalmazó henger a hidrogén-henger.
4. Az első alkalommal nem biztos, hogy az optimális, 2:1
arányú hidrogén/oxigén képző víz-elektrolízis sikerül. A
hidrogén előállítás optimalizálására kövesse az
alábbiakat:
A cella hidratálása:
A (B) fecskendőt szívja tele (külön beszerzendő) desztillált
vízzel. Illessze a fecskendőt a felső, hidrogén oldali dűznibe
az (E) cellán. Nyomjon vizet az O2-vel jelölt oxigén-oldalra,
míg nem látja, hogy víz folyik a kamrán át a szűrő előtt és
az alsó dűzniből. Hagyja a cellát 5-10 percig teljesen
hidratálódni.
5. Kapcsolja ki az elemeket. Távolítsa el a fekete és piros
stifteket a cellára erősített rövid csövekből, hogy a
2
Page 3
hidrogént szabadon kiengedje. 2 másodperc után
gyorsan tegye vissza a stifteket. Ezzel tudja a belső
gázokat teljesen eltávolítani a cellából. Ezután ismételje
a 2 és 3 lépéseket.
6. Amikor buborékok jönnek a hidrogén-hengerből,
kapcsolja ki az elemeket ('off' állás).
Megújítható energiaforrás: a napkollektor
A "hidrogén-ipar" egy további eleme lehet a megújuló
energiaforrás. Az alábbiak szerint napkollektort szerelhet a
tüzelőanyag cellához, és így a Nap korlátlan energiáját
használhatja.
• A piros banándugós vezeték egyik végét dugaszolja a
napkollektor piros hüvelyébe, a másikat a cellába.
• A fekete banándugós vezeték egyik végét dugaszolja a
napkollektor fekete hüvelyébe, a másikat a cellába.
• Tegye a napkollektort közvetlen napfénybe. Erős
napsugárzásnál látható, hogyan keletkeznek a belső
gázhengerben oxigén- és hidrogén buborékok. Kb. 5-10
perc alatt a belső hidrogén-henger megtelik.
6. Az autó működtetése hidrogén tüzelőanyag
cellával
A 4. és 5. fejezetben írtak végrehajtása után a hidrogénüzemű autó menetkész. Lépések:
1. Válassza le az elemeket (vagy a napkollektort) a
celláról.
2. Ellenőrizze, hogy a gumicsövek nem érnek a hátsó
kerekekhez.
3. Emelje meg az autó elejét, hogy a motor ne érjen a
padlóhoz. Dugaszolja az autó-motor fekete és piros
vezetékeit a cella fekete ill. piros hüvelyébe. Helyezze
az autót sík, sima felületre, és figyelje meg, hogyan
megy! A két kék LED is világít az elején. Az autó
igazodik a pályán levő akadályokhoz, addig forgolódik,
míg tovább nem tud menni. A menet addig tart, míg a
belső hengerbe tárolt hidrogén el nem fogy.
7. A készlet tárolása
Amikor befejezte a kísérletezést, csöpögtesse ki a fölös
vizet. Ajánlott a cellát húzózáras tasakban tartani, és
ügyelni, hogy hidratálva maradjon. Távolítsa el az elemeket.
Ha napkollektort használt, azt is válassza le, mielőtt a
készletet elteszi.
8. Tudnivalók az optimális üzemeltetéshez
1. Csak desztillált vizet használjon – másmilyen víz olyan
anyagokat tartalmaz, melyek a tüzelőanyag cellát
elszennyezik, és tönkre is tehetik. Ha azt észleli, hogy a
cella rozsdásodni kezd, az azt jelenti, hogy a víz,
amivel kísérletezett, nem volt megfelelő.
2. Csak a mellékelt elem-egységet használja, és vegyen
2db AA méretű, lehetőleg alkáli elemet.
3. Az elektrolízis indítása előtt a cella legyen jól hidratálva:
fecskendő segítségével vízzel fel kell tölteni, és a vizet
5-10 percig a cella belsejében hagyni.
4. A maximális teljesítmény akkor áll elő, amikor a teljes
elektrolízis-folyamat három-négyszer lefutott, mivel a
cellában levő PEM-membrán többszöri használat után
vesz fel kellő mennyiségű vizet. Optimális hőmérséklet:
20°C - 30°C. Az elektrolízis előtt győződjön meg, hogy
a tank a külső henger nulla jeléig meg van töltve
desztillált vízzel.
5. Biztosítsa, hogy a belső hengerek kis kimenő réseit ne
zárják el a külső hengerek alsó műanyag peremei. A
hidrogén és az oxigén könnyebbek, mint a víz, így a
belső cső felső részébe gyűlnek, és a vizet kiszorítják.
Ha a kis rések blokkolva vannak, a tüzelőanyag cella
belsejében túl nagy nyomás alakul ki, ami
károsodásokhoz vezet.
6. Amennyiben a tüzelőanyag cellát többször használja,
előfordulhat, hogy a külső henger felső részében levő
víz nem tud a belső hengerbe jutni. Ennek oka a
csővezetékben létrejött vákuum. Oldja el a csöveket a
tüzelőanyag cella felső dűznijétő
lefolyik a belső hengerbe.
7. A szabadon hagyott tüzelőanyag cella nagyon
érzékeny az illékony szerves vegyületekre, ezért,
amikor befejezte a kísérletezést, ajánlatos légtömör
műanyag tasakban, pl. egy “Ziploc”-tasakban tartani.
8. Ha napkollektort használ, biztosítani kell, hogy a
kimenőáram ne léphesse túl a 0,7A-t, a feszültség
pedig a 2V-ot. Ezen értékek túllépése tönkreteszi a
cellát.
9. A tüzelőanyag cella teljesen tönkremehet, ha az
elemcsomag piros vezetékét csatlakoztatják a cella
fekete hüvelyébe.
l, és a víz rendesen
9. Hibakeresés és -javítás
1. A vízszintek nem csökkennek, amikor a gáz-kimeneti
csöveket a cella mindkét oldalán eltávolítják.
Megoldás:
a. Ellenőrizze, hogy a nyílások a belső henger falán
nincsenek-e blokkolva. Ebben az esetben forgassa el a
belső hengert, míg a víz a kis résekbe nem folyik, és fel
nem tölti a belső hengert.
2. Az elektrolizáló berendezés nem termel hidrogént
és/vagy oxigént.
Megoldás:
a. Ellenőrizze, hogy a vezetékek megfelelően vannak-e
csatlakoztatva, és hogy nincsenek-e meglazult
csatlakozások. A tüzelőanyag cella teljesen tönkremehet,
ha az elemcsomag piros vezetékét csatlakoztatják a cella
fekete hüvelyébe.
b. Ellenőrizze, hogy az elemcsomag kapcsolója „on” (BE)
állásban van-e.
3. A víz elektrolízis lelassul.
Megoldás:
a. Adjon vizet a tüzelőanyag cella oxigén-oldalára, és várjon
kb. 5 percet.
b. Cserélje ki az elemkészlet régi elemeit új AA-elemekre.
4. Az autó nem megy, noha még van hidrogén a
tankokban.
Megoldás:
a. Öblítse ki a gázokat, és 4-5 percig hajtasson végre víz-
elektrolízist. A gázok kiöblítéséhez húzza ki a hidrogénés oxigén csöveket. Ismételje az elektrolízist, míg a
hidrogén tartály meg nem telik, majd csatlakoztassa a
motort a cellára. Ha a probléma továbbra is fennáll,
folytassa a következő lépéssel:
b. Hagyja az elektrolízist mintegy 10 percig folyni, hogy a
maradék víz teljesen elfogyjon. A víznek a cellából való
kiszorítására öblítse ki a gázokat. Ismételje az
elektrolízist, míg a hidrogén tartály meg nem telik, majd
csatlakoztassa a motort a cellára.
Üdvözöljük a hidrogén-korszakban!
3
Loading...