Ćwiczenie 4
Temat ćwiczenia: Ogniwo paliwowe metanolowo-powietrzne
Data
Nr.zespołu: 4
Wydział Paliw i Energii, rok IV,
23.03.2009
Marta Mastalerska
Teoria
Wykonanie ćwiczenia
Końcowa z ćwiczenia
Tomasz Kudasik
1. Teoria oraz metodyka wykonywania ćwiczenia.
Ogniwo paliwowe metanolowo-powietrzne jest zasilane wodnym roztworem metanolu. Ogniwo paliwowe polimerowe zasilane metanolem składa się z dwóch porowatych elektrod węglowych oddzielonych membraną spełniającą zadanie elektrolitu. W warstwie węglowej przylegającej bezpośrednio do membrany znajduje się rozproszony katalizator, którym jest stop Pt-Rh. Na zewnątrz elektrod znajdują się kolektory prądu, które zawierają kanały umożliwiające stały kontakt gazów z całą powierzchnią elektrod. Paliwem utlenianym na anodzie jest metanol. W procesie utleniania na anodzie uwalniany jest CO2, protony przepływają przez membranę zewnętrznym obwodem do katody, gdzie z tlenem tworzą wodę. W ogniwie zachodzą także zjawiska obniżające jego sprawność, powodowane przenikaniem metanolu do katody ogniwa. Prowadzi to do zmniejszenia sprawności faradajowskiej i obniżenie napięcia ogniwa.
W ćwiczeniu będzie mierzona moc ogniwa paliwowego metanolowo-powietrznego z wykorzystaniem modelu samochodu zasilanego 2% roztworem metanolu. Pierwszy odczyt napięcia ogniwa rozwartego (R=) po upływie 10 minut na woltomierzu (dla zakresu woltomierza 2V). Następnie ustawiamy na opornicy dekadowej opór obciążenia zewnętrznego100 czekamy aż ustabilizuje się napięcie i odczytujemy jego wartość dla zadanego oporu. Kolejne pomiary wykonujemy zmniejszając wartość oporu aż do 1. Po przestawieniu wyłącznika przy samochodzie w pozycję ON(do przodu), odczytujemy wartość napięcia silnika Us.
2. Opracowanie wyników.
– obliczanie natężenia prądu z prawa Ohma ze wzoru I= [A]
- obliczanie mocy ogniwa z wykorzystaniem wzoru N=U∙I [W]
Opór [Ohm]
Napięcie [V]
Natężenie [A]
Moc [W]
100000
0,468
0,00000468
2,19024E-06
10000
0,465
0,0000465
2,16225E-05
5000
0,461
0,0000922
4,25042E-05
1000
0,437
0,000437
0,000190969
750
0,422
0,000562667
0,000237445
500
0,403
0,000806
0,000324818
300
0,377
0,001256667
0,000473763
200
0,355
0,001775
0,000630125
100
0,314
0,00314
0,00098596
70
0,29
0,004142857
0,001201429
50
0,266
0,00532
0,00141512
30
0,224
0,007466667
0,001672533
20
0,191
0,00955
0,00182405
10
0,134
0,0134
0,0017956
9
0,125
0,013888889
0,001736111
8
0,116
0,0145
0,001682
7
0,107
0,015285714
0,001635571
6
0,096
0,016
0,001536
5
0,084
0,0168
0,0014112
4
0,072
0,018
0,001296
3
0,057
0,019
0,001083
2
0,041
0,0205
0,0008405
1
0,023
0,000529
– charakterystyka prądowo-napięciowa U= f(I) ogniwa paliwowego metanolowego
– wykres zależności mocy od natężenia prądu N= f(I)
– na podstawie znanej wartości Us=0,28[V] z wykresu zależności U= f(I) odczytujemy wartość Is=0,044[A], a następnie z wykresu zależności N= f(I) wartość Ns=0,00158[W]
Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że wraz ze wzrostem natężenia prądu maleje nam napięcie, którego wartość równocześnie maleje wraz ze spadkiem oporu. Dla zależności N=f(I) moc stopniowo wzrasta a nastepnie osiągając maksimum w pewnym punkcie I=0,00955 maleje, związane jest to z tym ,że dla tej wartości mamy najbardziej średnie wartości napięcia i natężenia
mery0109