27 Марта 2019

Топливные элементы как часть цифровой инфраструктуры

Топливные элементы как часть цифровой инфраструктуры

Топливные элементы – устройства, обеспечивающие прямое преобразование химической энергии в электрическую.  В отличие от обычных гальванических элементов (батареек) или аккумуляторов, топливные элементы не используют заранее накопленную энергию, а предназначены для работы на подающемся извне топливе – как правило, это водород, метан, метанол или другие углеводороды.

Преимущества топливных элементов основаны на 3 факторах:

  • Химическое топливо – водород, природный газ или жидкие углеводороды на сегодня наиболее компактный способ хранения энергии.  Поэтому по соотношению вес/емкость топливные элементы значительно превосходят аккумуляторы;
  • Топливные элементы вырабатывают электроэнергию напрямую, не нуждаясь в механическом преобразовании. Это делает их удобным универсальным источником питания – например, для электрического транспорт;
  • Топливные элементы не используют реакций горения, поэтому они экологически чистые. Водородный топливный элемент выделяет в атмосферу только водяной пар. Топливные элементы на углеводородном топливе также выделяют углекислый газ. В выхлопе нет оксидов азота, серы и других опасных веществ.

Первые топливные элементы были разработаны еще в 19 веке, а опыты промышленного применения начались в 60-х годах. Но ряд факторов сделал тогда использование топливных элементов экономически неоправданным. Эти факторы: высокая стоимость топливных элементов (в качестве катализатора используется платина), сравнительно высокая рабочая температура, затрудняющая использование в качестве мобильных источников энергии для бытовой техники и топлива водорода.

Водород, при всех экологических преимуществах, это очень проблемный носитель энергии: сжижается только при экстремально низких температурах, для хранения в сжатом виде требует высокого давления и очень прочных и дорогих баллонов, легко просачивается через любые прокладки, а также обладает свойством внедряться в кристаллическую структуру металлов, делая их хрупкими. Кроме того, у водорода в сжатом или жидком виде – невысокая плотность, следовательно, и количество запасенной энергии. Производство водорода (как правило – из природного газа) требует создания отдельных заводов, что дополнительно увеличивает стоимость полученной энергии.

Недостатком топливных элементов является их инерционность: невозможно быстро увеличить или снизить выработку электроэнергии. Поэтому при использовании топливных элементов, например, в автотранспорте необходим промежуточный накопитель – аккумулятор или суперконденсатор.


Источник: Grand View Research

В настоящее время разработано значительное число различных типов топливных элементов, но наибольшее распространение получили четыре из них:

  • Топливные элементы с протонообменной мембраной. В качестве топлива используют водород. Рабочая температура до 100 градусов Цельсия, эффективность использования топлива около 50%. Наиболее распространенный тип топливных элементов. Применяется в автомобильном транспорте, системах аварийного питания и др.
  • Топливные элементы на основе фосфорной кислоты: преимуществом является возможность использования так называемого синтез-газа (смесь водорода и угарного газа), образующегося при газификации угля, паровом разложении метана и др. Эффективность топливных элементов на основе фосфорной кислоты – около 40%
  • Топливные элементы на твердых оксидах и на расплавах карбонатов. Рабочая температура до 1000 градусов, эффективность около 70%, могут использовать любое углеводородное топливо (преимущественно – метан)

Важно, что топливные элементы на твердых оксидах – наиболее перспективный сегмент рынка, ожидаемый среднегодовой темп роста (40%) практически вдвое превосходит средний по рынку (21%).

Причины высоких темпов роста рынка топливных элементов на твёрдых оксидах – высокая выходная мощность, пригодная для промышленного применения и сравнительно низкие требования к качеству топлива.

В перспективе, широкое использование топливных элементов может стать важной составляющей малой энергетики, а также обеспечивать работу цифровой инфраструктуры передачи данных в удаленных районах. Развитие и обслуживание такой инфраструктуры – одно из приоритетных направлений для малого бизнеса в России и в мире.

Мировой рынок
Тренды в управлении инновациями Глобальный рынок бумаги: экология и цифровизация как главные драйверы развития Государственная поддержка малого бизнес 8 инновационных стартапов в сфере нейротехнологий Тантал: прогнозы и динамика мирового рынка Управление удаленной командой Алюминий-воздушные батареи как источник возможностей для электротранспорта Жизненный цикл перспективных технологий Дополненный интеллект: формирование новой прорывной технологии Мировой рынок полупроводниковых устройств Блокчейн в аэрокосмической отрасли «Экосистемы стартапов: мировой рэнкинг Промышленная 3D печать как инструмент развития цифрового экспорта Глобальные инвестиции в новый бизнес Большие данные: тренды развития Электронная торговля: новый инструмент экспорта Обзор национальных стратегий ИИ Обзор национальных стратегий ИИ Цифровые тренды энергетической отрасли Системы автономного вождения: риски и решения Доверенная поисковая система Мировой рынок кремния Умное правительство: структура и взаимодействие Цифровые двойники: от устройств до компаний Smart Space: эволюция умных пространств Обзор национальных стратегий ИИ Евросоюз: малый бизнес в информационно-коммуникационной отрасли Обзор национальных стратегий ИИ 10 приоритетов цифрового суверенитета Европы будущего Цифровизация медицины: глобальные изменения рынка Автономные системы: групповое взаимодействие Умные города Ошибки искусственного интеллекта Персонализация рекламы в интернете: риски и решения Прорывные технологические тренды Средний класс: рост рисков и новые возможности Новые возможности и идеи зеленых технологий Дополненная реальность: в ожидании нового этапа развития Цифра в персонализированной медицине Развитие искусственного интеллекта: национальные стратегии Мировой рынок углеродного волокна Промышленные роботы: динамика формирования базы индустрии 4.0 Области риска в цифровой экономике Электроавиация: потенциал развития и возможности для малого бизнеса Мировой опыт развития стартапов: динамика инвестиций в 1 квартале 2019 года Тренды 2019 в цифровом маркетинге Производство металлических порошков как база развития аддитивных технологий Искусственный интеллект: мировой рынок умных колонок Развитие искусственного интеллекта в интересах малого бизнеса Стратегическое сырье для Индустрии 4.0 Малый и средний бизнес Ирландии Практическое приложение блокчейн-технологий Мировой рынок голографических дисплеев Аддитивные технологии в металлообработке: перспективы для МСП Малый бизнес Китая: динамика и основные направления инвестиций в агростартапы Индустрия 4.0: синергия роста Цифровая экономика и искусственные радиоактивные изотопы Цифровая промышленность: влияние новых технологий на рост операционной эффективности Прикладной искусственный интеллект для малого бизнеса Рентабельность внедрения искусственного интеллекта Дистанционное обучение: мировой опыт Космическая экономика: основные сегменты Спинтроника: новые горизонты роста компьютерной техники Технологии и экономика в формировании digital-тенденций МСП: идеи инновации в отрасли общественного питания Ресурсы роста высоких технологий: кобальт Индикаторы настроений малого и среднего бизнеса Мировая практика: основные направления деятельности стартапов Видеомаркетинг: перспективный инструмент для МСП AI и системы автоматического управления: новый этап развития Изменение потребительского спроса: возможности для МСП Индустрия гостеприимства: технологические возможности для МСП Мировой рынок биотехнологий Ведущие тренды развития интернета до 2022 года Топливные элементы как часть цифровой инфраструктуры Тренды цифровизации: рост разнообразия устройств Малый и средний бизнес: сквозные технологии цифровизации Печатная электроника: перспективы развития для МСП Энергоэффективные технологии: солнечные коллекторы, тепловые насосы Редактирование генома: ведущие стартапы Коворкинги: мировой опыт Цифровые транснациональные компании Интернет вещей: структура, динамика, основные сегменты рынка Малый бизнес и цифровое производство Оценка глобальной цифровой конкурентоспособности: опыт Китая Глобальный рынок WiFi Творчество AI: проекты Кибербезопасность: постквантовая криптография Машинное обучение Мировой рынок утилизации твердых отходов Цифровизация и дистанционное зондирование Земли KPI для малого и среднего бизнеса Мировой рынок лазеров Прозрачный AI Китай: 10 стартапов Европейский опыт: онлайн-инструменты для малого и среднего бизнеса МСП: гендерные факторы развития ТОП наиболее рентабельных видов малого бизнеса Малый бизнес: инструменты цифровизации Индустрия 4.0: электроактивные полимеры 5 ведущих стартапов в области термоядерного синтеза Суперкомпьютеры: динамика развития Мировой опыт: центры инновационного развития Барселоны Влияние цифровой экономики на мировой рынок образования Тренды развития цифровых технологий – 2019 Фотовольтаика: обзор рынка и технологии Высокотехнологичный экспорт российского машиностроения Современные аккумуляторы как базовый элемент развития цифровых технологий Welness – индустрия инноваций и роста МСП Ведущие тренды развития искусственного интеллекта Ключевые факторы успеха на глобальном рынке инвестиций IT-технологии: рынок медицинского оборудования Мировые центры инновационного развития: Мельбурн Мировой рынок телекоммуникационного оборудования Основные тренды мирового рынка прямых инвестиций Сильные «черные лебеди» в области науки и технологий Мировой рынок интегральных схем Аддитивные технологии: 3D печать Большие данные: преимущества и эффекты Промышленная и сервисная робототехника Мировой рынок облачных сервисов Квантовые вычисления, химия и конструкционные материалы Центры обработки данных: рынок и прогнозы Цифровое государство Перспективы цифровизации Факты и тренды развития цифровой индустрии в России и в мире Беспилотные летательные аппараты и цифровая экономика Пятое поколение мобильной связи: ключевая технология цифровизации Цифровизация: киберспорт Цифровые технологии для строительного рынка Квантовые компьютеры: драйвер цифровизации Цифровизация как драйвер глобальных изменений рынка фармацевтики Бионические системы: применение, рынок и перспективы Лучшие мировые стартапы 2018 От машинного обучения к искусственному интеллекту Интернет вещей как основа цифровизации промышленности Цифровизация: робототехника в промышленном производстве Индустрия 4.0: мировой опыт Биометрическая аутентификация: инструмент формирования цифрового пространства Direct to Consumer: преимущества и возможности для малого бизнеса Интернет вещей: от умных домов к умным городам Особенности финансирования малого и среднего бизнеса в ряде стран ЕС Тренды в управлении мотивацией МСП: игрофикация Ключевые технологии идустрии 4.0 Малый и средний бизнес в странах Европы Мировая экономика и РФ: готовность к цифровому будущему Цифровое промышленное предприятие: ко-боты, автоматические транспортные системы, фабберы Франкфурт: зарубежный региональный опыт формирования экосистемы стартапов Европейская программа «Горизонт 2020»: поддержка малого и среднего бизнеса Индустрия 4.0: управление изменениями Опыт поддержки развития малого бизнеса в странах Тихоокеанского альянса Мировой рынок информационных и телекоммуникационных услуг Мировой опыт поддержки малого бизнеса в сфере промышленности Корпорация развития малого бизнеса Малайзии Развитие малого бизнеса: опыт Сингапура МСП: технологическое лидерство Перспективные тренды развития малого и среднего бизнеса в мировой практике Цифровая трансформация - источник роста для малых и средних предприятий Новые лидеры: практика успешных компаний - стартапов Малый и средний бизнес в мировой практике Тренды развития мировой сетевой торговли Рынок сельхозсырья и продовольствия в странах Прибалтики и Восточной Европы Агропотенциал ассоциации стран Юго-Восточной Азии Мировой рынок сыра Мировой рынок мороженого Ключевые тренды мирового АПК MERCOSUR: перспективы сотрудничества с Россией в области сельского хозяйства Российский агроэкспорт во Вьетнам: перспективы роста Мировой рынок продукции рыболовства и рыбоводства Мировой рынок племенного скота и птицы Мировой рынок кормов для животных Долгосрочные тренды цен на продукцию АПК Сельское хозяйство Европейского Союза: видение глобальных вызовов и приоритетов Производство сои: прогноз на сезон 2017/18 Ведущие тренды мирового рынка соков Мировые цены на основные продукты питания Новое поколение информационных услуг для АПК Производство биотоплива: прогнозы Динамика экспорта продовольствия в мире Инструменты поддержки и внедрения агроинноваций Тренды цифровых технологий в АПК Динамика потребления зерновых в мире Пульс инноваций АПК Сельское хозяйство: ключевой фактор мировой экономики Сирийская Арабская Республика: перспективы сотрудничества в АПК Международная торговля биржевыми продовольственными товарами Мировой рынок игристых вин Прогнозы развития производства основных продуктов растениеводства 2017 – 2026 Аэропоника и вертикальные фермы Мировой рынок сахара Ключевые источники белка: рынок яйца Импорт-экспорт тропических фруктов Новые направления использования сельскохозяйственного сырья Лучшие мировые практики развития органического сельского хозяйства Русские продукты и мировой рынок Перспективы мирового рынка ветеринарных препаратов Сельское хозяйство Вьетнама Мировой рынок беспилотных летательных аппаратов сельхозназначения Инновационные финансовые продукты для АПК Рейтинговый анализ как инструмент развития АПК России Сельское хозяйство Индии Мировой рынок: производство масличных культур Мировой рынок холодного хранения и возможности развития высокомаржинального экспорта АПК РФ Информационные инструменты повышения эффективности АПК Новые тенденции мирового рынка мяса Перспективы развития рынка кормов для животных Сельское хозяйство КНР Технология блокчейн в сельском хозяйстве Тенденции спроса на мировом рынке продовольствия Прогноз рынка зерна и продовольственной безопасности в мире 2017/18 Технологии в сельском хозяйстве Мировой опыт развития сельских поселений Мировой рынок бобовых культур Сценарии развития мирового продовольственного рынка до 2050 года Инновации для фермеров Мировой опыт поддержки агроэкспорта Развитие инновационного потенциала Управление качеством агроэкспорта Международная добровольная сертификация Мировой рынок фруктов Обзор рынка хлеба Мировой рынок овощей и бахчевых культур Обзор рынка картофеля Структура продовольственного рынка Обзор рынка органических продуктов Обзор рынка сахара Обзор рынка зерновых Обзор рынка растительного масла Обзор рынка масличных культур Обзор рынка мяса Обзор рынка молока Структура потребления продовольствия Обзор рынка пшеницы Обзор рынка халяльной продукции
Презентация (pdf)
Скачать (pdf)
Другие документы