Топливные элементы и след

Следующей этап - характеристика отдельных электродов, строения двойного электрического слоя, особенностей протекании окислитель но- восстановитель ных реакций в источниках тока - гальванических элементах, аккумуляторах и топливных элементах.. Затем - переход к неравновесным системам и анализ условий проведения реак-. ций при электролизе, сравнительная характеристика кинетики электрохимических реакций в различных случаях. [c.52]

По море увеличения ресурсов электроэнергии все большее значение приобретает электрохимический синтез органических соединений и методы электрохимического получения металлов. Одновременно электрохимия должна решить и обратную задачу прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую энергию путем усовершенствования топливных элементов. Следует внедрить в многосерийное производство топливные элементы на основе водорода и широко развивать исследовательские работы ио топливным элементам, работающим на природном или нефтяном газе. [c.25]

Говоря о проблеме топливного элемента, следует отметить хлористоводородный элемент, представляющий также большой технический интерес. В хлористоводородном элементе электрическая энергия получается при проведении реакции [c.52]

Топливные элементы. Для непосредственного преобразования тепловой энергии сгорания топлива в электрическую служат топливные элементы. Топливный элемент работает благодаря непрерывно поступающим в него и разделенным в пространстве электролитом окислителю и восстановителю. Проходя через пористые электроды, изготовленные из спрессованного графита, и контактируя с электролитом, восстановитель окисляется, а окислитель восстанавливается. Разность электродных потенциалов определяет напряжение элемента. Электролитом может служить раствор кислоты или щелочи, расплав соли. В качестве окислителей берут кислород или воздух, а как восстановители берутся водород, горючие г азы или жидкости. Электродные процессы при работе топливного элемента состоят из двух полуреакций окислительно-восстановительной реакции. Например, в водородно-кислородном топливном элементе с раствором щелочи в качестве электролита протекают следующие процессы [c.683]

Сферы применения топливных элементов следующие телевизионные и микроволновые ретрансляционные станции оборудование для внутризаводского транспорта дополнительные и аварийные источники подачи энергии получение постоянного тока из газа для микроволновых станций, выработка постоянного тока на месте из природного газа для отдаленных районов автотранспорт получение энергии для катодной защиты трубопроводов и Т.Д. [c.256]

Изученный нами впервые электрокатализ кислородной реакции на электродах на основе промотированного ультрадисперсного алмаза УДА показал перспективы использования УДА в электрокатализе и новые области применения этого наноматериала, а именно в качестве углеродного носителя для электрокатализатора как кислородного, так и водородного электродов топливного элемента в электрохимических сенсорах и биосенсорах в электросинтезе и т.д. Особенности УДА, обеспечивающие эти перспективы его использования, можно сформулировать следующим образом [c.94]

Орбитальная станция Салют-6 , на которой Л. И. Попов и В. В. Рюмин установили в 1980 г. рекорд продолжительности космического полета (свыше 184 суток), имеет замкнутую систему энергоснабжения, которая включает питание корабля энергией за счет работы солнечных батарей и топливных элементов. Составьте схему энергообмена аккумуляторов станции, учитывая, что солнечные батареи и топливные элементы работают попеременно, а приборы-потребители — постоянно. К какому виду термодинамических процессов следует отнести действие аккумуляторов станции, если степень заряженности их изменяется и временами принимает исходное значение Температура иа станции поддерживается постоянной. [c.67]

Следует указать на актуальную проблему, вытекающую из возможности проведения реакции в гальваническом элементе, а именно, на проблему превращения химической энергии топлива непосредственно (без промежуточного перевода в теплоту) в электрическую. Расчет показывает, что обратимо работающий углеродно-кислородный элемент, т. е. элемент, в котором протекала, бы реакция СОг = СО2, позволил бы превратить 99,78% энергии горения в полезную работу (АСл АЯ). Теоретическая возможность доведения коэффициента использования топлива до больших величин привлекает к задаче создания топливного элемента большое внимание. [c.385]

Принцип работы простейшего топливного элемента рассмотрим на примере водородно-кислородного элемента (рис. 7). В данном случае используется следующее уравнение окислительно-восстановительной реакции [c.221]

В настоящее время наиболее часто применяют водородно-кислородный топливный элемент. Устройство его чрезвычайно простое (рис. 64). В герметически закрытом сосуде установлено два пористых металлических (чаще всего никелевых) электрода, разделенных слоем раствора гидроксида калия или натрия. К поверхностям электродов подаются газообразные водород и кислород соответственно. Схему элемента со щелочным электролитом можно записать следующим образом (—)Н2 К0Н 02(+). Элемент работает при 50—70°С и атмосферном давлении. На электродах протекают реакции на аноде — электрохимическое окисление водорода [c.247]

Полимерные электролиты (ПЭ) являются новым классом ионных проводников, сочетающих в себе свойства электролитов и полимерных тел. Благодаря своим уникальными свойствам, они представляют большой интерес для электрохимической энергетики. На их основе могут быть созданы литиевые аккумуляторы и топливные элементы с рекордными энергетическими характеристиками. К ПЭ, предназначенным для применения в литиевых батареях и топливных элементах, предъявляются следующие требования [c.109]

Для анодной реакции в топливном элементе можно использовать аммиак. В элементе протекают следующие электродные реакции [c.206]

Как следует из вольт-амперных характеристик Нг—Oj-топливного элемента с ДСК-электродами (фиг. 12в), поляризация Ог-катода в режиме холостого хода составляет лишь 0,1 S -при предельной плотности тока 500 ма/см и рабочей температуре 67°С поляризация катода возрастает до 0,62 в. На разработанный Ог-катод может подаваться и воздух. Сле- [c.92]

Несмотря на большой интерес к использованию углеводородов в низкотемпературных топливных элементах, из опубликованных по данному вопросу сведений следует, что в прошлом году особых успехов в этом направлении не было достигнуто. Однако было изучено электрохимическое поведение низших спиртов и продуктов их окисления. Это объясняется тем, что большинство организаций, заинтересованных в использовании углеводородов, начало исследования с изучения спиртов (ср. разд. 9.21). [c.413]

В заключение следует упомянуть, что разработаны ДСК-электроды из палладия [11] для измерения величины pH в кислой и щелочных средах, а также ДСК-электроды иа осиове серебра, предназначенные для работы в качестве кислородных электродов в топливных элементах [ 2].. - --- [c.295]

С тех пор как экспериментальная работа была прекра-щена, встал вопрос о том, в каком направлении должны прО водиться дальнейшее исследование и разработка топливных элементов. Во-первых, было ясно, что инженеры не согласятся с использованием топливных элементов этого типа для аккумулирования энергии, особенно на средствах передвижения, отчасти вследствие весьма высокой стоимости водорода и кислорода, получаемых электролизом воды, а отчасти вследствие большого веса и размера газовых баллонов если только не будет изобретен какой-нибудь совсем новый метод хранения водорода, неизбежно придется обратиться к использованию экономически доступных жидких топлив. Поскольку непосредственное применение углеводородов и даже метанола в элементе этого типа сопряжено с трудностями, считают, что наилучшим решением является следующее конвертировать жидкое топливо, такое, как метанол, в смесь водорода и двуокиси углерода (плюс небольшой процент примесей), отмыть большую часть двуокиси углерода, положим, с помощью моноэтаноламина, а водород использовать электрохимически в элементе (см. фиг. 151). И наконец, если бы удалось изготовить электроды, которые из газовой смеси электрохимически окисляли бы водород и отбрасывали все остальное, это позволило бы избежать процесса очистки. Несколько лет назад были проведены опыты по использованию водорода, смешанного с окисью углерода, количество которой доходило до 10%, и результаты получились такие же, как при работе с чистым водородом, хотя следует признать, что длительных испытаний проведено не было. Значит, почти несомненно, что при этих условиях пористые никелевые электроды не отравляются окисью углерода но, чтобы определить, оказывают ли вредное воздействие на электрод какие-нибудь примеси, которые могут присутствовать в газовой смеси, следовало бы провести испытания на длительность работы в течение нескольких сотен часов нужно было бы также определить скорость карбонизации раствора гидроокиси калия и разработать практический метод регенерации КОН. [c.393]

Следующей важной проблемой является возможность использования воздуха вместо кислорода для того чтобы топливные элементы действительно нашли всеобщее применение для производства электрической энергии из природных видов топлива, по-видимому, неизбежно вместо кислорода придется использовать воздух. Можно ли этот тип элемента приспособить для работы на воздухе Во-первых, по-видимому, было бы важно существенно уменьшить рабочее давление, чтобы сжатие воздуха производить в высокоэффективном и компактном осевом компрессоре хотя, конечно, можно снизить упругость пара электролита, используя более концентрированные растворы, вероятно, все же имеет смысл для улучшения характеристик элементов, а поэтому и для уменьшения их веса, габаритов и стоимости сжать воздух до 3— 4 атм или даже 12—15 атм. Недавно были проведены испытания при давлении до 13,6 атм, результаты, которых оказались обнадеживающими но, прежде чем выбрать оптимальное рабочее давление, нужно бы провести обширные исследования при значительно более низких давлениях. Остается посмотреть, можно ли использованный в этом элементе тип электродов сделать достаточно активным, так чтобы он обладал приемлемыми характеристиками при этих значительно более низких давлениях. При работе с растворами КОН концентрации выше чем примерно 50% содержание воды в электролите пришлось бы контролировать особенно тщательно, чтобы предотвратить какое бы то ни было затвердевание в элементах или соединительных трубках, и по той же самой причине пришлось бы увеличить количество воды, расходуемой на охлаждение элементов по-видимому, ни один из этих факторов не представил каких-либо трудно- [c.394]

В то время как 1960 г. был, вероятно, годом бурного развития работ над проблемой топливного элемента, в 1961 г. возникла лишь идея создания биохимического топливного элемента. Исследования некоторых типов топливных элементов были доведены до такой стадии, что дальнейшие усилия в этих направлениях не оправданы, по крайней мере в настоящее время. Так, например, редокс -система, по-видимому, является слишком сложной и требует чрезвычайно высокой степени очистки реагентов. Прогресс в других областях, особенно в области водородно-кислородных систем, сделает, по-видимому, возможным в следующем году испытание некоторых опытных образцов элементов в полете. [c.411]

В связи с проблемой космических полетов человека на большие расстояния следовало бы упомянуть о биохимическом топливном элементе, сообщение о разработке которого произвело самое сильное впечатление из всех сообщений за год об исследованиях в области топливного элемента (ср. разд. 1.5). Хотя эта идея еще только возникла и пока сравнительно немногие организации заняты ее разработкой, исследование уже ведется по трем направлениям 1) попытки имитировать биологические процессы, 2) возможное использование биологических материалов как катализаторов и [c.414]

Простой топливный элемент можно сконструировать из стандартной химической лабораторной стеклянной посуды. Совершенно иначе обстоит дело с разработкой совершенных силовых установок топливных элементов, которые должны отвечать ряду требований обладать строго определенной характеристикой, достаточным сроком службы, приемлемым размером, надежностью в работе и быть экономичными. Разработка системы водородно-кислородного топливного элемента достигла такой стадии, когда следует обратить внимание на выполнение этих требований. В результате сейчас осуществляется обширная программа по разработке силовых установок и вводятся в действие совершенные силовые системы. Полупромышленная модель силовой установки на 2 кет показана на фиг. 152 она состоит из двух топливных батарей мощностью 1 кет каждая и устройств для хранения реагирующего вещества, удаления использованного тепла, удаления и хранения отработанного продукта реакции и для регулирования. Чтобы поддержать усилие, направленное на создание этой силовой системы, особое внимание было обращено на разработку электродов и методов их изготовления, позволяющих получать прочные и воспроизводимые структуры с большим сроком службы и устойчиво улучшенную характеристику. Все отрасли науки и техники, необходимые для создания силовой установки, были использованы, включая конструирование, испытание, анализ, производство, осмотр и [c.430]

В реакторах корпусного типа съем тепла с топливных элементов осуществляется водой под давлением 10—60 кГ/см , омывающей ТВЭЛы и блоки отражателя со скоростью 10—20 м/сек. Интенсификация теплосъема, а также ряд конструктивных решений позволили ири мощности этих реакторов 60—250 Мвт получить весьма высокие плотности нейтронных потоков, достигающие величин 5-10 и 4-10 нейтр/см -сек соответственно для тепловых и быстрых нейтронов. Температура охлаждающей воды в реакторах корпусного типа находится в пределах 50—70 °С, а максимальная температура бериллиевого отражателя достигает 120 °С. К числу высокопоточных реакторов корпусного типа следует отнести СМ-2 (СССР), ATR, HFIR (США), BR-2 (Бельгия) и др. [c.24]

Наше сравнение баланса энергии и энтропии топливных элементов и живых существ было бы неполным, если бы мы не вспомнили открытые в 1887 г. русским микробиологом Виноградским [9] автотрофные бактерии, добывающие энергию путем окисления менее окисленных соединений С, Ы, Р, Н, возникающих при разложении других организмов. Эту энергию автотрофные бактерии используют для восстановления СО2 и воссоздания своего организма. Результаты наших со-постановлений представлены в табл. 10.4, причем следует добавить, что топливные элементы отличаются от всех организмов не только отсутствием синтеза, но и связанного с этим отсутствием самоизлечения и размножения. [c.473]

Аналогичные результаты были получены при изучении реакции электровосстановления кислорода. Эта реакция играет важную роль в процессах коррозии металлов и при работе элементов с воздушной деполяризацией. Интерес к ней особенно возрос в последние годы в связи с проблемой нелосредствениого превращения химической энергии в электрическую при помощи топливных элементов. В настоящее время выяснены основные кинетические особенности реакции восстановления кислорода в кислых и щелочных средах (Н. Д. Томашев, А. И. Красильщиков, 3. А. Иофа, В. С. Багоцкий и др.). Так, электровосстановление кислорода на ртути, серебре и золоте оказалось возможным описать следующими уравнениями [c.441]

МО от количества перекаченного горючего, а также при обнаружении разрывов и потертостей фильтрующих тканей. После установки фильтрэлементов 8Д2.966-055 фильтра ТФБ в корпусе фильтра первый раз и после каждой замены элементов следует производить прокачку топлива по замкнутому контуру с расходом топлива не более 1000 л/мин в течение 25-30 мин. Для фильтрационного чехла ТФЧ необходимо после установки его в топливный фильтр произвести прокачку 3-5 тыс. л в другую емкость, через фильтр. Только после этого разрещается производить выдачу топлива на раздачу. [c.92]

Физикохимические и термодинамические свойства материалов, используемых в ТЭ, в особенности электролита, огфеделяют рабочую температуру и продолжительность работы. Так. Кислотные ТЭ работают при температурах до 200 °С с целью избежания высокого давления водяного пара и быстрого разрушения электролита. Рабочая температура в твердооксидных топлив1П)1х элементах определяется ионной проводимостью электролита. Низкотемпературные ТЭ используют водные электролиты и водород (иди газ, богатый водородом) в качестве топлива. В дополнение к своим групповым характеристикам, топливные элементы характеризуются следующими свойствами. [c.61]

И если сегодня, в 70 годовщину со дня рождения идеи топливного элемента, электрическая энергия производится все же преимущественно принципиально менее выгодным необратимым путем, то к этому следует отнестись критически, если мы хотим добиться прогресса в будущем. Оглядываясь назад, мы можем сказать, что Оствальд и Нернст слишком далеко опередили свое время. Они не имели еще пи теоретических, ни экспериментальных, ни технологических средств для решения этой большой задачи. Им недоставало детальных знаний по катализу, которые мы, получили благодаря развитию современной химической промышленности. Не было в их распоряжении и современных материалов, как металлов, так и пластмасс, а гакже очень мало было известно о методах спекания. Лишь современная электроника дала нам методы измерений для точных исследований элементарных процессов на электродах. Наконец, мы нр можем сегодня даже представить себе, как можно глубоко понять энергетическую проблему без знания квантовой теории, разработка которой была начата Планком на два десятилетия позже. Препятствием было к то, что у исследователей в то время господствовал индивидуальный метод работы. Несмотря на свою гениальность, они не могли справиться с задачей, стоящей на стыке нескольких областей знаний, для этого необходима организованная совместная работа ученых разных специальностей. Например, в нашей группе работали, кроме электрохимиков и физиков, также специалисты в области математики, пластмасс, электроники, химической технологии и электротехники. Наконец, несколько десятилетий назад наука считалась более или менее личным делом или прихотью и в связи с этим мало финансировалась. Лишь недавно в передовых индустриальных странах стали считать такие научные те.мы важнейши.ми национальными задачами и хорошо финансировать их. Кроме того, методы прямого превращения энергии получили в последние годы неожиданно сильный толчок в связи с тем, что такие источники необходимы для космических полетов. [c.8]

Этот элемент представляет собой принципиальный шаг на пути прогресса, так как в нем впервые удалось получить э.д.с. Оо = 1,04 в, составляющую 99% теоретического значения Е, и тем самым количественно доказать правильность идеи создания топливного элемента. Далее следует указать, что без нагрузки элемента это напряжение Оо сохраняется неизменным в течение месяцев благодаря саморегенерирующе-муся электролиту и подобранному для данной температуры, не реагируюи ему с содой новому кислородному электроду. Однако даже прн незначительной нагрузке уголь проникает в соду и элемент разрушается в течение нескольких дней. [c.27]

Наконец, следует еще упомянуть топливный элемент фирмы Электрик сторидж бэттери в Ярдли (щт, Пенсильвания), работающий на зернистом цинке (топливо) и кислороде воздуха. Схема этого элемента приведена на фиг. 9д он особенно рекламируется для привода небольших автомобилей. [c.69]

Как следует из сообщений различных лабораторий, работа топливных элементов с растворенным в электролите Топливом в значительной мере определяется действием на анод продуктов реакции (ср. разд. 9.2). Здесь также выявляется превосходство никелевого ДСК-катализатора, который не только наиболее активен, но и максимально устойчив к отравлению. Специалисты определяют, что в настоящее время над развитием топливных элементов работают около 100 групп, причем около 80 из них разрабатывают элемент с растворенным в электролите топливом.- Среди них находятся такие известные фирмы, как Монсанто , Эссо , Инжелхард и войска связи армии США [3]. [c.75]

Следует отметить, что после того, как в исследовательских лабораториях были заложены научные основы, работы над топливными элемелтами приняли технологический характер. Стали лучше видны перспективы применения топливных элементов, хотя притягательная сила этой области электрохимии несколько пострадала из-за неудач и преувеличенной рекламы. [c.429]

Побочные продукты (азот и вода) позволяют использовать щелочные электролиты. При температуре 77° С были получены плотности тока 170 ма смР- при напряжении 0,3 в. После непрерывной работы при испытаниях на стабильность действия активность падает до 50 ма1см при напряжении 0,3 в, давая такую удельную мощность (отношение мощности к объему), которая считается неудовлетворительной для промышленного применения. Периодически в элемент можно вводить химические добавки, которые будут восстанавливать или активировать систему это усложняет проблему и уменьшает надежность работы всей системы в настоящее время. Поток газообразного аммиака уносит влагу и азот однако была разработана рециркуляционная система, которая позволит аммиак из выпускаемых газов возвращать обратно в топливный элемент после удаления побочных продуктов. Очевидно, из этого следует, что и аммиак и спирт могут быть преобразованы вне элемента, и в качестве топлива в элементе можно использовать полученный водород. [c.443]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология