Conrad Szaküzlet 1067 Budapest , Teréz krt. 23. Tel: (061) 302-3588
Conrad Vevőszolgálat 1124 Budapest, Jagelló út 30. Tel: (061) 319-0250
Tüzelőanyag cellás autó modell
Rend.sz.: 191435
Modell: FCJJ-20
1. Bevezetés: a hidrogén tüzelőanyag-celláról
a. Miért épp a hidrogén?
Civilizációnk 100 000-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.
.
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
felhasználásával, amely az autóban levő hidrogén tároló
hengerben található (ld. alkatrész lista H tétele). A hidrogén
(oxigén)
O
2
Hő
Levegő +
vízgőz
Áramoltató lap
Gáz diff. elektr.
Katalizátor
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 14 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. Fecskendő
B. Rövid gumitömlők (ld. 4. fej. 1. lépés)
C. Tüzelőanyag cella
D. Napkollektor
E. Alváz LED-lámpákkal és elektromotorral
F. Elemcsomag
G. Belső hengerek
H. Külső hengerek
I. Hosszú gumicsövek (ld. 4. fej. 1. lépés)
Szükség van még a következő 3 alkatrészre is (külön kell
beszerezni):
• 2db AA méretű ceruzaelem (alkáli ajánlott)
• Olló
• 100ml desztillált víz*
*Az optimális működéshez erősen ajánlott a desztillált víz
használata.
4. A készlet szerelésének lépései
1. 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 (B) alkatrészei. A megmaradt
1
hosszú gumicsövet vágja két egyforma darabra. Ezek
csövek lesznek a készlet (I) alkotórészei.
2. Csatlakoztassa a rövid (B) csövet a fekete stifttel a felső
dűznire a cella H2-vel jelölt hidrogén oldalán, a másik
rövid (B) csövet a piros stifttel a felső dűznire a cella O2-
vel jelölt oxigén oldalán.
3. Illessze a tüzelőanyagcellát (C) a rárögzített (B)
gumicsövekkel a szögletes mélyedésbe az alvázon (E).
4. Tegye a külső hidrogén- és oxigén tárolóhengereket (H)
az alvázon (E) levő kerek mélyedésekbe. Töltse fel
desztillált vízzel az külső hengereken (H) levő nullvonalig.
Tegye a (G) belső hengert az (H) külső hengerbe, úgy,
hogy a (G) belső henger tele legyen vízzel. Mindkét (G)
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 (G) henger tetejét, hogy ellenőrizze, szilárdan
illeszkedik-e a külső (H) henger alsó részén levő műanyag
perembe.
5. Csatlakoztassa a hosszú (I) csöveket a belső (G) henger
tetejére. Csatlakoztassa a hidrogén tároló hengerből jövő
hosszú csövet az alsó dűznire a cella hidrogén oldalán, az
oxigén tároló hengerből jövő hosszú csövet pedig az alsó
dűznire a cella oxigén oldalán.
6. A tüzelőanyagcella számára fontos a jó ionos vezetés;
ehhez a cella membránját jól meg kell nedvesíteni
(hidratálás).
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.
a) Napkollektor használata elektrolízishez
A Hydrocar egy kis Photovoltaik-cellát tud használni az
elektrolízishez. Ezáltal a nap energiáját hasznosítja. A
következő lépéseket kövesse:
1. A piros kábel banándugós végét illessze be a
napkollektor piros hüvelyébe. A másik banándugós végét
dugja be a tüzelőanyag cellába.
2. A fekete kábel banándugós végét dugja be a napkollektor
fekete hüvelyébe, a másik végét a tüzelőanyag cellába.
3. Helyezze a napkollektort közvetlen napfényre. Erős
napsugárzásnál láthatja, hogyan keletkezik hidrogén és
oxigén a felső gázhengerben. A belső henger megtelése
5 – 10 percig tart.
A cella hidratálása:
A (A) fecskendőt szívja tele (külön beszerzendő) desztillált
vízzel. Illessze a fecskendőt a felső, hidrogén oldali dűznibe az
(C) 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.
víz
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.
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: válassza le a napkollektort a tüzelőanyag
celláról. Távolítsa el a fekete és piros stifteket a cellára
erősített rövid csövekből, hogy a hidrogént szabadon
kiengedje. 2 másodperc után gyorsan tegye vissza a
stifteket. Ezzel tudja a belső gázokat teljesen eltávolítani
a cellából. Ezután ismételje az 1, 2 és 3 lépéseket.
5. Amikor buborékok jönnek a hidrogén-hengerből,
válassza le a napkollektort a tüzelőanyag celláról.
b) Az elemcsomag alternatív használata az
elektrolízishez
Lépések:
1. Az elemkészlet (F) legyen kikapcsolva. Tegyen be 2db új
AA méretű elemet az elemkészlet-egységbe. Csak a
speciálisan ehhez a készlethez való elem-egységet
használja.
2
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 („On” pozíció) – 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. Az első alkalommal nem
biztos, hogy az optimális, 2:1 arányú hidrogén/oxigén
képző víz-elektrolízis sikerül. A hidrogén előállítás
optimalizálására kövesse az alábbiakat:
4. Kapcsolja ki az elemeket. Távolítsa el a fekete és piros
stifteket a cellára erősített rövid csövekből, hogy a
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.
5. Amikor buborékok jönnek a hidrogén-hengerből, kapcsolja
ki az elemeket ('off' állás), és válassza le a tüzelőanyag
celláról.
6. Az autó működtetése hidrogén tüzelőanyag
cellával
A 4. és 5. fejezetben írtak végrehajtása után a hidrogénüzemű autó menetkész. Lépések:
1. Válassza le a napkollektort (vagy az elemeket) a celláról.
2. 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. 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 510 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 dűznijétől, és a víz rendesen
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.
8. 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 hidrogén- és
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,
3
míg a hidrogén tartály meg nem telik, majd csatlakoztassa a
motort a cellára.
Üdvözöljük a hidrogén-korszakban!
4
Loading...