Водород в топливных элементах

Н.И. - Чем же реально, по Вашему мнению, можно смягчить возможный дефицит нефтяного моторного топлива и как снизить напряженность в экологической обстановке B. . - Напомню мнение ученых о том, что широкое коммерческое использование альтернативной энергетики для автотранспорта (я имею в виду водород, топливные элементы, электричество), основанной на применении возобновляемых источников, можно ожидать не ранее середины этого столетия. Поставки сжиженного нефтяного газа, одного из популярных в настоящее время видов моторного топлива для автотранспорта, непосредственно зависят от добычи и переработки нефти. Едва ли можно ожидать, что ав- [c.47]

Как известно альтернативная энергетика для автотранспорта (водород, топливные элементы, электричество), основанная на применении возобновляемых источников, находится только на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. И ожидать ее широкое коммерческое внедрение можно не ранее середины этого столетия. [c.7]

Такая свободная энергия может высвободиться в виде теплоты при сгорании газообразных водорода и кислорода. Вместо этого при использовании надлежащего прибора можно снова превратить свободную энергию в работу. [В топливном элементе, применявшемся для выработки электрического тока в космических аппаратах, летавших на Луну, использовалась [c.71]

Использование водорода имеет большие перспективы. Водород может служить универсальным источником энергии, получаемой как при непосредственном его сжигании, так и в топливных элементах. Подсчитано, что энергетические затраты на перекачивание водорода по трубопроводам меньше, чем потери энергии в линиях электропередачи. При сгорании водорода образуется только вода и атмосфера остается чистой. Водород с успехом может быть использован как топливо для автотранспорта и в авиации. В настоящее время разрабатываются различные варианты водородной [c.467]

Таким образом, водород со многих точек зрения может быть признан вполне пригодным для применения в качестве топлива. К тому же он может быть использован как химическое сырье, восстановительный реагент и топливо для генерации электричества в топливных элементах, что позволит заменить метан и ускорить применение водорода в качестве заменителя ЗПГ даже до того, как иссякнет или станет недопустимо дорогим ископаемое топливо. [c.234]

Водород используют в больших количествах для синтеза аммиака и метилового спирта, для гидроочистки нефтепродуктов, в процессах гидрокрекинга, гидрирования бензола в циклогексан, оксо-синтеза и др. Жидкий водород служит топливом для космических ракетных двигателей. Водород применяют как заш итную среду и восстановитель при ведении ряда металлургических процессов. В топливных элементах преобразуют химическую энергию водорода в электрическую. [c.6]

Опубликованные предложения пока относятся к получению высокочистого водорода в небольших количествах для топливных элементов, в электронной промышленности и для других специальных целей. Дальнейшее развитие техники производства прочных и тонких мембран на основе палладия создаст предпосылки для реализации схемы производства водорода для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. [c.136]

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]

Помимо водорода, в топливных элементах в качестве топлива можно использовать и другие газообразные вещества — оксид углерода (II), этилен, пропан и т. п., а также и жидкие — спирты, гидразин. [c.83]

Разрабатывается проект получения энергии без загрязнения окружающей среды. Согласно этому проекту тепловая энергия, получаемая в атомных реакторах, расположенных на плавучих платформах в море, используется для разложения воды на водород и кислород. Образовавшиеся газы по трубопроводам поступают на подстанции, где в топливных элементах энергия реакции /20г + Н2 = Н20 с высоким коэффициентом полезного действия превращается в электричество. [c.83]

Топливные элементы появились недавно, срок их службы на более тяжелых, чем природный газ, видах топлива невелик. На практике даже природный газ должен быть конвертирован паром в смесь водорода, окиси и двуокиси углерода, остаточного метана, которая подается в анодную камеру топливного элемента (косвенный топливный элемент). На катодной стороне для обеспечения максимальной реакционной способности вместо воздуха предпочтительнее использовать кислород. [c.333]

Одним из кардинальных решений проблемы защиты окружающей среды является использование водорода в качестве топлива, а также применение электрохимических топливных элементов. Быстрыми темпами совершенствуется атомная энергетика. [c.219]

Другое важное направление — создание двигателей с топливными элементами (с использованием в качестве топлива водорода и кислорода) и атомных двигателей. Использование атомных двигателей окажет серьезное влияние на потребление котельного топлива, доля которого в общем производстве нефтепродуктов сократится. Нефть будет использоваться в большей степени для производства моторных топлив, масел, сырья для нефтехимии, что позволит увеличить глубину ее переработки й отразится на составе процессов. В конечном итоге это приведёт к росту мощности вторичных процессов — гидрокрекинга, коксования и др. [c.60]

Введение. В течение последних двадцати лет, многие страны активно разрабатывают новые экологически чистые технологии производства электрической энергии. В настоящее время наиболее эффективными и экологически чистыми являются топливные элементы (ТЭ), которые превращают энергию природного газа, угольного газа, метанола, этанола или водорода прямо в электрическую энергию [1-3]. В течение последних лет США вложили более миллиарда долларов в исследования в области топливных элементов. По мнению экспертов и ученых США, лидерство США в области технологии топливных элементов - один из компонентов сохранения доминирующей роли в мире в XXI веке [4-9]. [c.61]

Определение и классификация. Элементы, в которых происходит окисление обычного топлива или продуктов его переработки (водорода, окиси углерода, водяного газа и др.) и за счет изменения изобарно-изотермического потенциала реакции образуется электрическая энергия, получили название топливных элементов. Позднее это понятие было расширено. Топливными элементами стали называться химические источники тока, в которых активные вещества, участвующие в токообразующей реакции, в процессе работы элемента непрерывно подаются извне к электродам. Комплекс батарей топливных элементов и обслуживающих систем, например установка для охлаждения, называется электрическим генератором. [c.48]

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]

Если в топливном элементе используют не водород, а иное горючее вещество, то реакции на электродах будут иными. [c.256]

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]

Схема установки для испытания топливного элемента дана на рис. 42.1. В левой части рисунка показан топливный элемент, в правой — электролизер для получения кислорода и водорода. [c.257]

Работа носит демонстрационный характер и заключается в испытании топливного элемента в заданном режиме разряда. Для этого включают ток и цепи электролизера и некоторое время (в пределах 1 ч) пропускают кислород и водород при разомкнутой цепи элемента. Скорость пропускания газов должна соответствовать отношению тока электролиза воды к максимальному разрядному току элемента, равному 3 2. При достижении НРЦ элемента около 0,9 В можно начинать разряд. [c.259]

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]

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]

Электрохимические устройства для непрерывного превращения химической энергии системы топливо — окислитель в электрическую при непрерывном подводе реагентов называются топливными элементами. В водород-кислородном топливном элементе электроды из пористого графита погружают в концентрированный раствор щелочи (6—10 М КОН) и через один из них барботируют кислород, через другой — водород. [c.229]

В качестве электрохимического горючего в топливных элементах могут быть использованы водород, гидразин, метанол, муравьиная [c.236]

Одной из важнейших проблем современной электрохимии является создание гальванических элементов непрерывного действия, которые бы генерировали электрическую энергию за счет окисления дешевых компонентов (природного газа, водорода). Такие элементы, получившие название топливных, вместе со всеми вспомогательными устройствами называются электрохимическими генераторами. В отличие от обычных гальванических элементов в топливных элементах активные [c.378]

Никель.— один из лучших катализаторов в органических синтезах. В последние годы в качестве катализатора ои проник и в область электрохимических процессов. Наибольшее значение имеет каталитическое окисление водорода в топливных элементах. [c.400]

Истинная плотность тока на электродной поверхности даже в присутствии катализатора невелика. Поэтому для получения технически приемлемых токов разряда применяют пористые электроды с развитой внутренней поверхностью. Эффективность работы таких электродов зависит от тото, насколько кинетически благоприятны и стабильны условия для протекания каждой из последовательных стадий токогенерирующего процесса. Характерными в этом отношении являются газожидкостные или газодиффузионные электроды кисло-родно-водородиого топливного элемента, который получил преимущественное теоретическое и практическое развитие. [c.154]

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]

Все обычные ХИЭЭ не свободны от двух недостатков. Во-первых, стоимость веществ, необходимых для их работы (иапример, свинца, кадмия), высока. Во-вторых, отношение количества энер-гни, которую может отдать элемент, к его массе мало. На протяжении последних десятилетий ведутся исследования, направленные на создание элементов, при работе которых расходовались бы дешевые вещества с малой плотностью, подобные жидкому или газообразному топливу (природный газ, керосин, водород и др.). Такие гальванические элементы называются топливными. Проблеме топливного элемента уделяется в настоящее время большое внимание и можно полагать, что в ближайшем будущем топливные элементы найдут широкое применение. [c.279]

Как наиболее легкий из газов, водород служит для наполнения воздушных шаров (ранее и дирижаблей). Однако пожароопасность водородных летательных аппаратов резко ограничивает его приме-ненкэ как наполнителя, В ракетной технике водород используется как топливо при сгорании его в атмосфере кислорода. К числу наиболее перспективных применений водорода относится производство топливных элементов, в которых горючее (водород) подается в [c.99]

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]

Такое протнпоречие получается вследствие того, что остался неучтенным еще одни вид работы — полезная работа химической реакции Л, которая может быть получена, напримгр в виде работы электрического тока ирп осуществлении процесса п гал] ваиичегком элементе (водород-кислоро.цмый топливный элемент). Для дан-иого процесса Л > О, причем Л,, <Л. [c.103]

Взаимодействие водорода с кислородом может протекать со значительной скоростью и при невысоких температурах, если используются соответствующие катализаторы, Именно к этому сводится процесс электрохимического горения водорода в водород-кислород-ных топливных элементах. Самопроизвольное протекание такого процесса при р = onst свидетельствует [c.116]

Топливные элементы компактнее существующих в настоящее время гальванических элементов, поэтому их успешно используют на космических кораблях, подводных лодках и т. п. Но широкое применение топливных элементов пока сдерживается высокой стоимостью их изготовления и необходимостью специально подготовленного топлива. В последние годы ведутся исследования, направленные на изготовление неприхотливых элементов, работающих на нефтяном топливе и даже на каменном угле. Большой интерес для топливных элементов представляет возможность хранения водорода в связанргом состоянии, в виде легко разлагающегося химического соединения, например, гидрида лития. [c.256]

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]

САЖА — высокодисперсный продукт неполного сгорания углеводородов, содержит углерода 88—89%, водорода 0,3—0,8%, кислорода (адсорбированного) до 10%, незначительное количество минеральных примесей, а также адсорбированные газы и водяные пары. Сырьем для производства С. являются газообразные, жидкие и твердые углеводороды (чаще всего природный газ метан). С. имеет черный цвет, обладает высокой дисперсностью и хорошими малярнотехническими свойствами. Применение С. в качестве черного пигмента известно с давних времен. Все виды С. широко применяются для изготовления лакокрасочных материалов, в качестве основного пигмента для изготовления печатных красок, электродов, щеток, сухих и топливных элементов, кирзы, клеенки, линолеума, эбонита, грамофонных пластинок, лент для пишущих машинок и пр. [c.217]

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]

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]

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]

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]