Электрика

Водородный топливный элемент: энергия и вода

Оценивает электрический выход по массе потреблённого водорода и стехиометрическое образование воды.

ϟбыстрый расчёт
онлайн
Введите данные
Данные не отправляются на сервер
Результат
Химическая энергия по НТС33,3кВт·ч
Чистая электрическая энергия16,65 кВт·ч
Стехиометрическая масса воды8,9367 кг
Потреблённая масса кислорода7,9367 кг
Формула

Как считается результат

Используется НТС водорода 33,3 кВт·ч/кг, электрический выход mH₂×НТС×η. Реакция 2H₂+O₂→2H₂O даёт mводы=mH₂×18,01528/2,01588. Масса кислорода равна разности образованной воды и потреблённого водорода; это массовый баланс чистых веществ.
Пример с тестовыми данными

Масса потреблённого чистого H₂: 1 кг; Чистый электрический КПД по НТС: 0,5

Химическая энергия по НТС: 33,3 кВт·ч; Чистая электрическая энергия: 16,65 кВт·ч; Стехиометрическая масса воды: 8,936682739 кг; Потреблённая масса кислорода: 7,936682739 кг
О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Оценивает электрический выход по массе потреблённого водорода и стехиометрическое образование воды.

Используется НТС водорода 33,3 кВт·ч/кг, электрический выход mH₂×НТС×η. Реакция 2H₂+O₂→2H₂O даёт mводы=mH₂×18,01528/2,01588. Масса кислорода равна разности образованной воды и потреблённого водорода; это массовый баланс чистых веществ.

  1. 01
    Подготовьте данные

    Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: масса потреблённого чистого h₂ в кг; чистый электрический кпд по нтс.

  2. 02
    Проверьте единицы и условия

    Масса относится к реально потреблённому чистому водороду, не ко всему запасу баллона. Потери продувки и вспомогательные расходы учитываются только если уже включены в чистый КПД. Давление, хранение, вентиляция и пожарная безопасность этим расчётом не определяются.

  3. 03
    Прочитайте результат

    КПД должен быть именно по низшей теплоте сгорания и на выбранной чистой электрической границе. Значение по высшей теплоте сгорания нельзя подставить без пересчёта. Образованная вода не равна собранному жидкому конденсату: часть может уйти паром.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

01

Что означают результаты

КПД должен быть именно по низшей теплоте сгорания и на выбранной чистой электрической границе. Значение по высшей теплоте сгорания нельзя подставить без пересчёта. Образованная вода не равна собранному жидкому конденсату: часть может уйти паром.

02

Когда модель применима

Масса относится к реально потреблённому чистому водороду, не ко всему запасу баллона. Потери продувки и вспомогательные расходы учитываются только если уже включены в чистый КПД. Давление, хранение, вентиляция и пожарная безопасность этим расчётом не определяются.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1
Исходные данные
Масса потреблённого чистого H₂: 1 кг; Чистый электрический КПД по НТС: 0,5
Вычисление
Используется НТС водорода 33,3 кВт·ч/кг, электрический выход mH₂×НТС×η. Реакция 2H₂+O₂→2H₂O даёт mводы=mH₂×18,01528/2,01588. Масса кислорода равна разности образованной воды и потреблённого водорода; это массовый баланс чистых веществ. Химическая энергия по НТС: (1) × 33.3 = 33,3 кВт·ч. Чистая электрическая энергия: (1) × 33.3 × (0,5) = 16,65 кВт·ч. Стехиометрическая масса воды: (1) × 18.01528 ÷ 2.01588 = 8,936682739 кг. Потреблённая масса кислорода: (1) × (18.01528 ÷ 2.01588-1) = 7,936682739 кг.
Результат
Химическая энергия по НТС: 33,3 кВт·ч; Чистая электрическая энергия: 16,65 кВт·ч; Стехиометрическая масса воды: 8,936682739 кг; Потреблённая масса кислорода: 7,936682739 кг

КПД должен быть именно по низшей теплоте сгорания и на выбранной чистой электрической границе. Значение по высшей теплоте сгорания нельзя подставить без пересчёта. Образованная вода не равна собранному жидкому конденсату: часть может уйти паром.

Пример 2
Исходные данные
Масса потреблённого чистого H₂: 0 кг; Чистый электрический КПД по НТС: 0,5
Вычисление
Химическая энергия по НТС: (0) × 33.3 = 0 кВт·ч. Чистая электрическая энергия: (0) × 33.3 × (0,5) = 0 кВт·ч. Стехиометрическая масса воды: (0) × 18.01528 ÷ 2.01588 = 0 кг. Потреблённая масса кислорода: (0) × (18.01528 ÷ 2.01588-1) = 0 кг.
Результат
Химическая энергия по НТС: 0 кВт·ч; Чистая электрическая энергия: 0 кВт·ч; Стехиометрическая масса воды: 0 кг; Потреблённая масса кислорода: 0 кг

Этот вариант использует другие исходные данные: Масса потреблённого чистого H₂ — 0. КПД должен быть именно по низшей теплоте сгорания и на выбранной чистой электрической границе. Значение по высшей теплоте сгорания нельзя подставить без пересчёта. Образованная вода не равна собранному жидкому конденсату: часть может уйти паром.

Формула и обозначения

Используется НТС водорода 33,3 кВт·ч/кг, электрический выход mH₂×НТС×η. Реакция 2H₂+O₂→2H₂O даёт mводы=mH₂×18,01528/2,01588. Масса кислорода равна разности образованной воды и потреблённого водорода; это массовый баланс чистых веществ.

mass — масса потреблённого чистого h₂, единица: кг.

efficiency — чистый электрический кпд по нтс.

Практическое применение

Оценивает электрический выход по массе потреблённого водорода и стехиометрическое образование воды. Используется НТС водорода 33,3 кВт·ч/кг, электрический выход mH₂×НТС×η. Реакция 2H₂+O₂→2H₂O даёт mводы=mH₂×18,01528/2,01588. Масса кислорода равна разности образованной воды и потреблённого водорода; это массовый баланс чистых веществ.

КПД должен быть именно по низшей теплоте сгорания и на выбранной чистой электрической границе. Значение по высшей теплоте сгорания нельзя подставить без пересчёта. Образованная вода не равна собранному жидкому конденсату: часть может уйти паром.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: масса потреблённого чистого h₂ в кг; чистый электрический кпд по нтс.

Масса относится к реально потреблённому чистому водороду, не ко всему запасу баллона. Потери продувки и вспомогательные расходы учитываются только если уже включены в чистый КПД. Давление, хранение, вентиляция и пожарная безопасность этим расчётом не определяются.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

DOE: свойства топлива и НТС водорода ↗
Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «химическая энергия по нтс»?+

КПД должен быть именно по низшей теплоте сгорания и на выбранной чистой электрической границе. Значение по высшей теплоте сгорания нельзя подставить без пересчёта. Образованная вода не равна собранному жидкому конденсату: часть может уйти паром.

Как проверить расчёт на конкретном примере?+

Масса потреблённого чистого H₂: 1 кг; Чистый электрический КПД по НТС: 0,5. Химическая энергия по НТС: 33,3 кВт·ч; Чистая электрическая энергия: 16,65 кВт·ч; Стехиометрическая масса воды: 8,936682739 кг; Потреблённая масса кислорода: 7,936682739 кг. Используется НТС водорода 33,3 кВт·ч/кг, электрический выход mH₂×НТС×η. Реакция 2H₂+O₂→2H₂O даёт mводы=mH₂×18,01528/2,01588. Масса кислорода равна разности образованной воды и потреблённого водорода; это массовый баланс чистых веществ.

Какие ограничения есть у метода?+

Масса относится к реально потреблённому чистому водороду, не ко всему запасу баллона. Потери продувки и вспомогательные расходы учитываются только если уже включены в чистый КПД. Давление, хранение, вентиляция и пожарная безопасность этим расчётом не определяются.

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?+

Да. КПД должен быть именно по низшей теплоте сгорания и на выбранной чистой электрической границе. Значение по высшей теплоте сгорания нельзя подставить без пересчёта. Образованная вода не равна собранному жидкому конденсату: часть может уйти паром. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Масса относится к реально потреблённому чистому водороду, не ко всему запасу баллона. Потери продувки и вспомогательные расходы учитываются только если уже включены в чистый КПД. Давление, хранение, вентиляция и пожарная безопасность этим расчётом не определяются.