ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные системы ЭХГ из "Электрохимические генераторы" Как известно, ЭХГ включает в себя батарею ТЭ, системы подготовки и подачи топлива и окислителя, отвода продуктов реакции и тепла. В целом ЭХГ является очень сложной системой, в которой наряду с электрохимическими, физико-химическими и химическими процессами имеют место процессы переноса заряда, массы и тепла. При разработке ЭХГ наряду с электрохимическими проблемами возникают проблемы тепло- и массо-обмена, гидравлики, электротехники, управления, надежности и другие. Обшая теория ЭХГ даже применительно к конкретным энергоустановкам не разработана. Имеются экспериментальные и теоретические работы, посвященные проблемам отвода продуктов реакции, терморегулирования и т. п. Одиако анализ и рассмотрение этих работ выходят за рамки настоящей книги. Здесь приводится краткое описание систем ЭХГ и некоторые расчеты ЭХГ, основанные, в основном, на законах электрохимии. Подготовка и подача реагентов рассмотрены ранее. [c.57] Для непрерывной работы батарея должна иметь устройства ввода топлива и окислителя, устройство вьь вода продуктов реакции и токоотводы. В некоторых батареях ТЭ осуществляется циркуляция электролита. Для поддержания и регулирования температуры в некоторых батареях используется введение теплоносителя. Указанные внешние связи непосредственно зависят от внутреннего устройства батареи. Кроме того, указанные связи вызывают необходимость определенных устройств внутри ТЭ. Для обеспечения работы ТЭ в батарее в одинаковом режиме необходимо, чтобы давление или концентрация реагентов во всех ТЭ были одинаковы. Поэтому батарея должна иметь устройство для распределения реагентов по ТЭ, а батарея, имеющая электроды с большой геометрической поверхностью, устройство для распределения реагентов по поверхности электродов. Батарея с прокачиваемым электролитом имеет систему распределения электролита но ТЭ. Батарея, у которой используют специальный теплоноситель для поддержания и регулирования температуры, должна иметь внутри теплообменники. [c.58] Таким образом, ТЭ в батарее, кроме анодов, катодов и электролита между ними, имеют токоотводы, уплотнительные прокладки, устройства ввода реагентов и вывода продуктов реакции, анодные и катодные камеры. Кроме того, ТЭ могут иметь токосбориики, спейсеры, прижимные приспособления, устройства ввода и вывода для электролита, теплообменные устройства и распределители реагентов ло поверхности электродов. Батарея ТЭ в целом имеет систему распределения реагентов и электролита между элементами, концевые ллаты, кожух, устройства ввода реагентов, электролита, устройст ва вывода продуктов реакции и токоотводы. [c.59] так как гидравлическое сопротивление ТЭ будет в основном обусловлено сопротивлением в капиллярах. Если капилляры одинаковы, то одинаково и их сопротивление, соответственно одинакова скорость подачи электролита. [c.60] Переполюсовка может возникнуть в батарее при последовательном соединении ТЭ и может быть вызвана следующими. причинами а) наличием токов утечки б) снижением скорости подачи или полным прекращением подачи реагента к электроду в) резким ухудшением электрохимической активности электрода. [c.60] Как видно, объем батареи ТЭ на единицу мощности может быть снижен уменьшением толщины отдельных ТЭ и доли вспомогательного объема батареи и увеличением эффективной плотности мощности ТЭ, уменьшением потерь на токи утечки. Массу батареи на единицу мощности соответственно мож о снизить уменьшением объема на единицу мощности и применением материалов малой плотности. Масса и объем на единицу мощности разработан.ных батарей ТЭ лежат в пределах соответственно 5 — 40 кг/кВт и 1—30 л/кВт. [c.61] Из-за наличия переполюсовок и утечек к. П. д. батареи ТЭ может быть ниже к. п. д., рассчитанного для ТЭ при его работе вне батареи. Снижение к. п. д. батареи из-за токов утечки обычно составляет 0,5—5%. Потери от переполюсовки ТЭ можно в принципе свести до нуля. [c.61] В результате электрохимических реакций в ТЭ образуются продукты реакции, которые должны непрерывно выводиться из ТЭ, иначе будут изменяться состав электролита, реагентов, активность катализаторов и т. п. [c.61] Система отвода реагентов обычноимеет датчики, реагирующие на изменение состава электролита, продуктов реакции на выходе из батареи ТЭ или на изменение характеристик ТЭ. Систему отвода продуктов реакции изменяют в зависимости от ТЭ, продукта реакции и ЭХГ, поэтому ее целесообразно рассматривать на конкретных ЭХГ. [c.62] Так как эффективный к. п. д. ТЭ ниже 1, то при его работе выделяется тепло, которое необходимо отводить. [c.62] Как видно из (77), количество тепла, выделяемого в ТЭ, растет с увеличением тока, поэтому система терморегулирования должна обеспечивать изменение скорости отвода тепла с изменением тока батареи ТЭ. [c.62] Как видно, скорость генерации тепла в батарее ТЭ растет пропорционально мощности батареи и уменьшается с увеличением напряжения отдельных ТЭ. Тепловыделение обусловлено омическими потерями в электролите, поляризацией электродов, токами утечки в батарее. Количество выделяемого тепла также зависит от знака и величины энтропии реакции. [c.63] Способы отвода тепла из батареи ТЭ изменяют в зависимости от типа и условий работы ЭХГ. Тепло может быть отведено следующими методами а) конвекцией и теплопроводностью в окружающую среду б) испарением продуктов реакции в) циркуляцией раствора электролита д) циркуляцией избытка реагента д) применением теплообменников внутри батареи. [c.63] Конкретное решение проблемы теплоотвода зависит от типа и устройства ТЭ и батареи ТЭ и условий их работы, поэтому подробное рассмотрение отвода тепла целесообразно проводить применительно к конкретным ЭХГ. [c.63] Вернуться к основной статье