ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Библиографический список из "Синтетические полимерные мембраны Структурный аспект" Электрохимическая генерация электричества в топливных ячейках, т. е. первичных ячейках, в которых при окислении топлива протекает электрический ток, дает возможность достичь более высокой производительности, чем в случае применения электромеханических генераторов, приводимых в движение тепловыми машинами. Процессы, протекающие в топливных ячейках, прямо противоположны электрохимическим процессам, в которых используется электрический ток для получения химических веществ. Например, при электролизе при прохождении электрического тока вода разлагается на водород и кислород. В топливной ячейке водород реагирует с кислородом с образованием воды, выделением тепла и генерированием постоянного тока. Коэффициент полезного действия (КПД) химической реакции, при прохождении которой вырабатывается электроэнергия, может приближаться к 100%, в то время как КПД тепловых машин составляет 30%. [c.99] Топливные ячейки могут быть подразделены на прямые и непрямые, обратимые и необратимые. [c.99] Углерод-кислородная ячейка, с другой стороны, является прямой, но необратимой, поскольку диоксид углерода с трудом снова превращается в элементные углерод и кислород. Топливный электрод производит электроны из собственных запасов топлива, в то время как окисляющий электрод их расходует. Работа производится в том случае, когда потребляющая нагрузка включена в контур. [c.99] ЛОМ ячейки. При этом не достигается полное разделение топлива и окислителя электролитом, и топливо теряется с газами, выводимыми из ячейки. Эффективность по напряжению уменьшается с увеличением сопротивления ячейки, с увеличением концентрирования (поляризации) и с увеличением протекания электродных реакций (химическая поляризация). [c.100] Эффективность недавно разработанных топливных ячеек приведена в табл. 3.6. [c.100] Водородно-кислородная ячейка, предложенная Бейконом, оказалась наиболее эффективной (рис. 3.11) и имеет ряд положительных особенностей. [c.100] Электролит отделяется от газа слоем пористого металла, а слой тонкопористого металла используется для того, чтобы предотвратить заполнение всего электрода жидкостью. Вследствие этого большая площадь металла находится в контакте с жидкой пленкой, через которую газы могут быстро диффундировать, что приводит к минимальной химической поляризации. [c.100] Электролит в любой топливной ячейке играет важную роль, предотвращая смешивание топлива и окислителя и осуществляя перенос электронов. В то же время он должен обеспечивать переход электронов из топлива в окисляющий электрод только через внешнюю цепь. Следует отметить, что идеальный электролит к тому же проницаем только для ионов одного вида. [c.100] Был исследован вариант ячейки Бейкона, в которой использовалась гетерогенная ионообменная мембрана (Амберплекс) в качестве твердого электролита, заменяющего водный раствор щелочи (рис. 3.12). Электропроводность ячейки приближалась к электропроводности 0,1 н. раствора Нг504. [c.100] Ионообменная электролитная мембрана дает возможность создать простую конструкцию (минимум внешних компонентов и регулировок) с единичной ячейкой незначительной толщины. Низкая плотность тока в немодифициро-ванной бейконовской ячейке компенсируется за счет ее рациональной геометрии. К тому же до 67% СО может присутствовать в водороде, поступающем в ячейку, незначительно влияя на рабочие характеристики ячейки. [c.101] Кроме того, вода, образованная на Ог-электроде, при работе ячейки не является разбавителем, так как сама удаляется из насыщенного электролита. Поскольку газовая проницаемость низка, ионообменные мембраны, так же как и электролит, могут использоваться в качестве газовых сепараторов. Эффективность ячейки может быть увеличена за счет уменьшения мембранного сопротивления путем насыщения мембраны 6 М раствором Н2504 (рис. 3.13). Однако при этом свободная кислота выщелачивается, что усиливает коррозию. [c.101] Вернуться к основной статье