Топливный элемент водородно-кислородный

Рис. 64. Схема устройства водородно-кислородного топливного элемента с жидким электролитом

Наиболее разработан в настоящее время водородно-кислородный топливный элемент. Этот элемент представляет собой герметически закрытую камеру с двумя пористыми (металлическими или графитовыми) электродами, погруженными в раствор щелочи (например, КОН). В камеру непосредственно к поверхностям электродов подаются газообразные водород и кислород. При этом на одном электроде — на аноде — происходит электрохимическое окисление водорода с одновременной отдачей электронов во внешнюю цепь [c.83]

Химические цепи имеют большое практическое значение. Разнообразные химические источники тока — первичные (гальванические элементы) и вторичные (аккумуляторы) — представляют собой химические цепи. Рассмотренная водородно-кислородная, цепь является одним из видов так называемых топливных элементов. Такие элементы представляют собой электрохимические системы, которых протекает реакция окисления топлива или продуктов его переработки (водорода, оксида углерода, водяного газа и др.). Элементы характеризуются высоким коэффициентом использования топлива (70—80%) по сравнению с 30—40% теплосиловых установок, производящих электроэнергию. Несмотря на то что при создании топ- [c.488]

Топливные элементы. Водородно-кислородная цепь представляет собой интересный пример гальванического элемента, в котором электрическая энергия получается непосредственно за счет энергии горения. Такое использование горючих материалов в принципе гораздо более экономно, чем их сожигание в топках паровых котлов или в двигателях внутреннего сгорания, так как процесс горения протекает в гальваническом элементе в условиях более близких к обратимым, чем при обычном сожигании. Было сделано много попыток придать водородно-кислородной цепи техническое осуществление, но все они не дали большого успеха. Главными затруднениями являются медленность, процессов горения на электродах и сильная поляризуемость цепей, препятствующая отбиранию от них токов сколько-нибудь значительной силы. [c.388]

РАБОТА 42. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КИСЛОРОДНО-ВОДОРОДНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ [c.256]

Для эффективной работы топливных элементов используют катализаторы, которые наносят на электрод. Для водородного электрода катализатором являются платиновые металлы (в особенности палладий), а для кислородного электрода — смешанные катализаторы из Со и А1 или Ре, Мп и Ag. [c.224]

Лабораторный макет топливного элемента состоит из двух кислородных электродов 1 и одного водородного 2, помещенных в корпус из органического стекла 3. Каждый электрод [c.257]

К настоящему времени созданы электрохимические генераторы мощностью от десятков ватт до тысячи киловатт. Удельная энергия их зависит от вида и количества запасенного топлива в емкостях для хранения. Она значительно выше удельной энергии гальванических элементов. Наиболее разработаны кислородно-водородные генераторы,которые уже применяются на космических кораблях. Они обеспечивают космический корабль и космонавтов не только электроэнергией, но и водой, которая является продуктом реакции в топливном элементе. Удельная энергия этих генераторов составляет 400—800 Вт ч/кг, а к. п. д. — 60—70%. Для некоторых условий, например при продолжительности полета космического корабля около месяца и мощности до 10 кВт, электрохимический генератор является наиболее оптимальной энергетической установкой космического корабля. [c.363]

Особенности работы пористых электродов [1]. В большинстве ХИТ (кислотные, щелочные аккумуляторы, марганцево-цинковые, ртутно-цинковые элементы, водородно-кислородные топливные элементы) электроды (оба, реже один) являются пористыми. В пористых электродах имеется высокоразвитая поверхность раздела трех фаз (активного вещества, электролита— проводника с ионной проводимостью проводника с электронной проводимостью). Наличие большой истинной внутренней поверхности Е по сравнению с внешней геометрической 5 поверхностью позволяет получать при использовании ХИТ большой ток при небольшой поляризации. [c.55]

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]

Изменится ли и как э. д. с. водородно-кислородного топливного элемента с ростом внешнего давления Почему [c.66]

Преимущества и применение топливных элементов. Наиболее простым топливным элементом является водородно-кислородный источник тока. Это объясняется способностью водорода к ионизации на аноде и возможностью работы такого элемента при относительно низкой температуре. [c.48]

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]

Топливные элементы характеризуются э. д. с., напряжением, мощностью и к. п. д. Э. д. с. элемента можно рассчитать по уравнению (X. 6). Например, э. д. с. кислородно-водородного топливного элемента при стандартных условиях равна [c.362]

Кислородно-водородный элемент со щелочным электролитом — один из наиболее перспективных современных топливных элементов. Его преимущества заключаются в относительной простоте конструкции, высокой степени надежности, возможности использовать газы без специальной очистки и при низком парциальном давлении, включая использование атмосферного кислорода. Электрохимический эквивалент кислорода значительно ниже, чем у других катодных активных материалов — 0,298 г/(А-ч), а электрохимический эквивалент водорода составляет всего 0,038 г/(А-ч). Кроме того, этот элемент сохраняет достоинства лучших топливных элементов других систем непрерывность работы в течение относительно длительного времени, отсутствие вредных выделений, высокий коэффициент использования активных веществ, стабильность напряжения в процессе разряда как показатель стационарности системы. [c.256]

Достаточно высокие характеристики топливных элементов могут быть достигнуты лишь при использовании каталитически активных материалов, ускоряющих электродные процессы. Так, наиболее эффективными катализаторами для водородного и кислородного электро- [c.220]

Принцип работы простейшего топливного элемента рассмотрим на примере водородно-кислородного элемента (рис. 7). [c.188]

В рассматриваемом случае AG = —56,69 ккал/моль и, следовательно, только приблизительно 11 ккал/моль переходит в тепло. Этот пример показывает, что вообще энергию, освобождающуюся при горении природных видов топлива, выгоднее непосредственно преобразовывать в электрическую, так как к. п. д. тепловых машин и тепловых электростанций невелик. Описанный водородно-кислородный элемент является примером так называемых топливных элементов. Работы по созданию таких элементов получили в последнее время широкое развитие в связи с новыми задачами техники. В этих элементах топливо и окислитель должны храниться отдельно и подаваться к электродам, на которых осуществляются электрохимические реакции. При этом элемент может работать непрерывно, если к нему подводятся реагенты и отводятся продукты реакции, что особенно удобно при использовании жидких и газообразных веществ. В принципе возможно вместо сжигания угля использовать реакцию С (т) + + О2 (г) = СОа (г) для получения электрического тока. [c.154]

Схема топливного элемента приведена на рис. 105. Топливный элемент состоит из анода 1, катода 3 и ионного проводника 2. К аноду подводится топливо (восстановитель), в данном примере водород, к катоду— окислитель, обычно чистый кислород или кислород воздуха. Между электродами находится ионный проводник, в качестве которого для кислородно-водородного элемента используется раствор щелочи. Схема кислородно-водородного топливного элемента может быть записана в виде [c.361]

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

Определите ЭДС водородно-кислородною топливного элемента при 298 К [c.428]

Конструирование гальванических элементов возможно на основе реакций не только вытеснения, но и соединения. В частности, большие перспективы открываются перед т. н. топливными элементами, в основе которых лежит реакция соединения кислорода со способными более или менее легко окисляться веществами (Нг, СО и др.). Простейшим их представителем является водородно-кислородный элемент. [c.207]

Для эффективной работы топливных элементов используют катализаторы, которые наносят на электрод. Для водородного электрода катализаторами являются платиновые металлы, а для кислородного — смешанные катализаторы из Со и А1 или Ре, Мп и Ад. Высокий коэффициент использования топлива, непрерывность их действия и другие преимущества открывают перед топливными элементами перспективы широкого применения. Уже сейчас используются топливные элементы в спутниках и космических кораблях. Перспективно применение топливных элементов вместо двигателей внутреннего сгорания на транспорте и т. д. [c.360]

В настоящее время разработано много электрохимических схем и предложено много различных конструкций топливных элементов. Самый распространенный из них и отработанный во множестве вариантов водородно-кислородный два электрода специальной конструкции погружены в раствор щелочи. К поверхности одного из них непрерывно подводится водород (топливо), а к поверхности другого — кислород (окислитель). При замыкании электрической цепи на отрицательном электроде происходит реакция окисления [c.222]

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]

Рис. 42.1. Схема лабораторной усганопки для испытания кислородно-водородного топливного элемента

Всякому, кто в курсе новостей техники последних лет, известно, что наши космические аппараты питаются от генераторов электрического тока, называемых топливными элементами (см. [5]). Неисправность именно этих элементов во время полета одного из космических кораблей Джемини вызвала всеобщее беспокойство и тревогу. В настоящее время в космических аппаратах используются топливные элементы водородно-кислородного типа. Вместе с тем ведутся интенсивные исследования по созданию топливных элементов, работающих на легких углеводородах, и не исключено, что уже в ближайшее десятилетие мы станем свидетелями их промышленного применения. [c.300]

Онипште механизм разряда кислородно-водородного топливного элемента. С чем связана стабильность его разрядной характеристики [c.299]

Принцип работы топливного элемента рассмотрим на примере щелочного водородно-кислородного элемента (рис, 122), В этом случае используется окислительно-восстановительи й реакция [c.224]

Для этого требуется разработка гальванических элементов, в которых реакции окисления топлива и восстановления кислорода протекают электрохимическим путем. Первые попытки создать такие топливные элементы оказались неудачны1к1и из-за очень малой скорости реакции электрохимического 01< исления обычных видов топлива. Лишь в последние годы в результате применения различных катализаторов и усовершенствования конструкции элементов удалось создать первые удовлетворительно работающие лабораторные макеты топливных элементов, использующих газообразное топливо. Наиболее реакционноспособным видом топлива является водород. Водородно-кислородные элементы обычно изготовляют с применением мелкопорисТых угольных или никелевых электродов, погруженных в шелочной раствор электролита. Схематически такой элемент можио представить в виде [c.603]

В качестве электрохимического горючего в топливных элементах могут быть использованы водород, гидразин, метанол, муравьиная кислота, окись углерода, углеводороды, а в качестве окислителя— чистый кислород или кислород воздуха. Практическое применение нашли пока первые три вида горючего, а наибольшие успехи достигнуты в разработке водородно-кислородного топливного элемента, и котором происходит реакция 2Н2+0.2 2Н20. [c.222]

Как известно, надежные топливные элементы разработаны для систем Н2—Од применяемых в космосе. Катализаторами являются по существу как катод, так и анод, причем катализатор, разработанный для Нд,непригоден для других топлив. Детальная информация об этих катализаторах недоступна вследствие того, что разработки ведутся различными конкурирующими организациями. В некоторых элементах используют в кдчестве электролита кислотные ионообменные мембраны со специально приготовленными платиновыми анодами и катодами /19, 33/. В других - в качестве электролита используют КОН. Кроме платиновых, применяют и многие другие электроды, в частности различные системы на основе сёребра для кислородного электрода и на основе никеля для водородного электрода /20/. Хотя разработаны опытные ячейки, работающие на углеводородах, в качестве топлива в настоящее время более предпочтительны аммиак и метанол. [c.301]

Этот термин часто применяют вместо термина электрохимический генератор . В качестве окислителя в топливных элементах почти всегда используют или чистый кислород, или кислород воздуха. В качестве топлива применяются водород, гидразин, метанол, муравьиная кислота, оксид углерода, углеводороды, уголь и др. Практическое применение нашли пока первые три вида электрохимического горючего, а наибольшие успехи достигнуты в разработке водородно-кислородного топливного элемента, в котором происходит реакция 2Н2+О2—>-2Н20. [c.263]

В топливных элементах используются жидкие или газообразные восстановители (водород, гидразин, метанол, углеводороды) и окислители (кислород и пероксид водорода). Рассмотрим работу топливного элемента на примере кислородно-водородной системы. В таком элементе происходит превращение химической энергии реакции окисления водорода Нг + V2O2 = НгО в электрическую энергию. [c.361]

При увеличении давления соответственно водорода и хлора потенциал водородного электрода становится более отрицательным, потенциал хлорного — более положительным. 10.2. Отрицательный полюс образует кадмиевый электрод. 10.3. Чем больше ионная сила раствора, тем тоньше диффузная часть двойного слоя. 10.4. С ростом внешнего давления э. д. с. водородно-кислородного топливного элемента, в котором протекает реакция 2Н2-Ю2=2Н20 (ж), увеличит-/ дЕ ] AV [c.108]

По прогнозам ряда ведущих ученых роль электрохимии в народном хозяйстве будет возрастать. Считают даже, что по мере истощения запасов природного топлива человечество вступит в атомно-электрохимическую эру. Электроэнергия, вырабатываемая атомными электростанциями, будет использоваться тогда для генерации водорода электролизом воды, водород заменит природный газ и углеводороды и будет применяться в водородно-кислородных топливных элементах. Будут реализованы на практике процессы электролиза воды в фотоэлектрохимических системах, преобразующих солнечную энергию. Возрастет роль химических источников тока, удельные характеристики которых будут приумножены. Электрохимия, станет основой многих экономичных н экологически чистых технологических процессов, а разработанные электрохимикам методы навсегда покончат с проблемой коррозии. Ученые познают природу электрохимических процессов в живом орг ч из.ме и поставят достижения биоэлектрохчмин на службу человечеству. [c.286]

Рассчитайте ЭДС водородно-кислородного топливного элемента при 298 К и относительных парциальных давлениях водорода и кислорода /)(v, = Ри, = Ю. ()н[)еделнте теоретически возможные количества элек ричестиа, энергии и удельной энер ии на единицу массы водорода и кислорода, которое можно нолучит ) в этом элементе, если масса кислорода равна 32 i-, а водорода 4 г. Отпет 1,275 В 4/- 492,15 кДж и 13,75 кДж/г. [c.428]

Опреде,1 ите ЭДС водородно кислородного топливного элемента нри 298 К н относительных нарциальпых давлениях водорода и кислорода, равных ро, = [c.428]

Начиная с 1951 г. Кордеш в Венском университете, а затем в США (в фирме Юнион Карбайд корпорешен ) исследовал топливный водородно-кислородный элемент с угольными электродами, работающий при 35—60° С и низком давлении [9, 24]. Вначале применялись электроды трубчатой формы (рис. 250), позднее были разработаны плоские электроды размером 350X400 мм. В угольные электроды вводятся катализаторы окислы кобальта и алюминия, или соединения серебра, железа, меди и ванадия для кислородного электрода и палладий для водородного электрода. Защита от промокания электродов достигается пропиткой их гид-рофобизирующими составами. Электролитом служит 30% раствор КОН. Потенциалы кислородного электрода показывают, что первичным процессом на нем является образование перекиси водорода [c.569]