Электрохимическая генерация энергии

Г лава вторая ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ЭНЕРГИИ [c.53]

Одно из крупнейших технических свершений завтрашнего дня связано с внедрением в промышленность и транспорт электрохимической генерации тока в топливных элементах. Коэффициент использования энергии топлива в элементах может быть повышен до 70—80%, а это означает увеличение топливных ресурсов че- [c.50]

Существуют четыре основных вида электрогенерирующего оборудования, отапливаемого газом парогазовая турбина, газовый двигатель, газовая турбина и топливные элементы. В первых трех осуществляются процессы окисления углеводородов воздухом и преобразования тепловой энергии продуктов сгорания в механическую энергию, которая затем преобразуется в электрическую энергию. Топливные элементы принципиально отличаются от остальных видов электрогенерирующего оборудования тем, что в них в процессе электрохимического окисления топлива осуществляется прямая генерация электроэнергии. Теоретически топливные элементы должны быть гораздо экономичнее тепловых преобразователей энергии. [c.329]

Электрохимическое восстановление свободных радикалов Р в карбанионы позволяет приблизительно оценить разность свободных энергий этих двух частиц. В протонных средах процесс восстановления необратим, поскольку образующиеся карбанионы легко присоединяют протоны. Наиболее удобным способом генерации радикалов является восстановление соответствующих (устойчивых) карбениевых ионов, и результаты, приведенные в [c.555]

Одним из путей решения задач развития энергетики, экономии топливно-энергетических и сырьевых ресурсов, осуществления мер по защите окружающей среды является разработка и использование прямых методов преобразования химической энергии в электрическую, в том числе электрохимических методов. Электрохимический метод преобразования энергии лежит в основе электрохимической энергетики, охватывающей как генерацию, так и аккумулирование энергии. [c.3]

Понятие электрохимическая энергетика появилось в литературе около 15 лет назад, когда в широких масштабах приступили к разработке электрохимических энергоустановок и электростанций для крупномасштабной генерации и аккумулирования электрической энергии. [c.3]

При малых токах реакция может протекать самопроизвольно с генерацией электрической энергии, т.е. как в ТЭ. При повышении тока процесс может протекать лишь при подводе электрической энергии извне, т.е. как в электролизере. Схема электрохимического конвертора (ЭК) приведена на рис. 1,1,й. [c.11]

В пористых электродах происходят сложные и взаимосвязанные процессы. Схематически их можно представить следующим образом. Газ, проникая по свободным от жидкости порам внутрь рабочего слоя электрода, растворяется в пленке электролита, покрывающей внутреннюю поверхность пор, и, диффундируя затем через пленку к поверхности металла, адсорбируется на ней. Далее происходит ионизация адсорбировавшегося газа, т. е. собственно электрохимический процесс, сопровождающийся генерацией электрической энергии. Продукты электродной реакции диффундируют по пленке электролита из рабочего слоя электрода в межэлектродное пространство элемента. [c.494]

Генерация активных частиц на поверхности электрода при высоких потенциалах может происходить путем адсорбционного взаимодействия с компонентами химической среды или через разряд и хемосорбцию разрядившихся частиц, как правило, радикального характера. В этом случае, как это показано в разделе 1 настоящей статьи, в обычные закономерности классической электрохимической кинетики, связывающей структуру двойного электрического слоя со скоростью электродной реакции (1), включается влияние усложнившейся поверхности раздела электрод/раствор за счет хемосорбированных частиц дипольного характера [32]. Благодаря меньшему влиянию электрического поля на снижение энергии активации в электродных реакциях при такой структуре скачка потенциалов резко уменьшается коэффициент переноса, увеличивается перенапряжение таких процессов, как выделение кислорода, и в то же время появляется возможность возникновения электродных реакций, требующих высокого значения потенциала. В то же время общие законы разряда частиц на электроде остаются неизменными, хотя в уравнения кинетики включаются дополнитель- [c.166]

Электрохимическая энергетика. Новое направление в энергетике — электрохимическая энергетика включает в себя генерацию и накопление электрической энергии. Генерация электроэнергии происходит в устройствах, называемых топливными элементами (ТЭ), принцип работы которых был описан в 9.8. К настоящему времени разработано пять типов ТЭ (табл. 15.2). Токообразующей реакцией в большинстве топливных элементов служит окисление водорода [c.486]

Выше (см. раздел 14) было показано, что генерация ПД в клетках возбудимых тканей высших растений, так же как и в нервных волокнах животных, связана с пассивным транспортом ПД-образующих ионов, который осуществляется за счет свободной энергии созданных на возбудимых мембранах электрохимических градиентов [195, 222, 541]. Восстановление ионного гомеостаза нервных волокон после прохождения импульса обеспечивается электрогенным ионным [c.155]

Тот факт, что редокс-петля образует разность электрохимических потенциалов ионов водорода, есть прямое и неизбежное следствие химизма окислительной реакции, поставляющей энергию. Схема ре-докс-петли была прямо доказана для фотосинтетических редокс-центров пурпурных бактерий (см. разд. 3.1.2). Есть ряд свидетельств, что она верна также для фотосистем I и II хлоропластов и цианобактерий (см. разд. 3.3.1). Редокс-циклы, включенные, видимо, в механизмы генерации Др,Н дыхательной цепью, можно рассматривать как усложненный вариант редокс-петли. [c.228]

При Оценке перспектив развития электрохимической генерации следует учитывать также перспективу измейения цен на топливо и энергию. Установленные в настоящее время у нас цены на топливо в 2-3 раза ниже действительных издержек на их производство [162]. [c.147]

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]

Система тилакоидных мембран хлоропласта превраш,а-ет энергию света в форму, которая может быть использована для осушествления химических реакций. Целиком процесс фотосинтеза был схематически представлен на рис. 10.1. В приводимом ниже обсуждении фотосинтеза рассматриваются три стадии. Первая стадия представляет собой световую реакцию — первичный процесс, с помош,ью которого энергия света поглощается светособирающими пигментами и переносится на фотохимические реакционные центры. На второй стадии поглощенная энергия света используется для осуществления транспорта электронов от воды до NADP+. В ходе электронного транспорта устанавливается градиент заряда, или концентрации протонов, через функциональные везикулы мембраны. Третья стадия представляет собой путь, по которому NADPH, образованный электронтранспортной системой, и АТР, генерируемый за счет различий электрохимического потенциала протонного градиента, используются для фиксации СО2 и синтеза углеводов. Хотя в целях упрощения процесс фотосинтеза разбит на три стадии, необходимо помнить, что поглощение света, транспорт электронов и генерация электрохимического градиента в действительности очень тесно сопряжены. [c.333]

Одним из направлений электрохимической энергетик является разработка электрохимических установок и электро станций для генерации электроэнергии путем преобразовани5 химической энергии природного топлива. Как показываю расчеты и первый опыт, КПД электрохимической электростан ции (ЭЭС) существенно выше КПД ТЭС такой же мощности Кроме того, уровень вредных выбросов на ЭЭС на один-двг порядка ниже, чем на ТЭС. [c.4]

Возникшая 15-20 лет тому назад электрохимическая энергетика делает первые успешные шаги в области генерации и аккумулирования энергии. Разработаны новые топливные элементы, электролизеры воды и аккумуляторы с улучшенными параметрами. Созданы и испытаны различные энергогенерирующие и аккумулирующие энергоустановки мощностью от нескольких киловатт до нескольких мегаватт, 55 [c.255]

В процессах дыхания и фотосинтеза освобождающаяся при переносе электронов энергия запасается первоначально в форме электрохимического трансмембранного градиента ионов водорода (ДДн+)> т.е. имеет место превращение химической и электромагнитной энергии в электрохимическую. Последняя затем может быть использована для синтеза АТФ. Поскольку в обоих процессах синтез АТФ обязательно связан с мембранами, реакции, приводящие к его образованию, получили название мембранзави-симого фосфорилирования. Последнее подразделяется на два вида окислительное (АТФ образуется в процессе электронного переноса при окислении химических соединений) и ф о-тосинтетическое (синтез АТФ связан с фотосинтетическим электронным транспортом) фосфорилирование. Следует подчеркнуть, что принципы генерации АТФ при фотосинтезе и дыхании, т. е. механизмы мембранзависимого фосфорилирования, одинаковы. Таким образом, энергия, получаемая в процессах брожения, дыхания или фотосинтеза, запасается в определенных формах. [c.97]

Исследования ЭХЛ осуществляют с помощью специального электрохимического комплекса, особенностью которого является возможность одновременной регистрации вольтамперограмм и кривых интенсивность ЭХЛ-потенциал. Для этого он содержит программный генератор импульсов и электрохимический программатор. Первый генерирует импульсы с длительностью и интервалами между импульсами от 1 МКС до 1000 с и амплитудой и шульсов от О до 10 В. Он предназначен для изучения кинетики жидкофазной ЭХЛ в условиях поочередной генерации анион- и катион-радикалов органолю шнофора на поверхности электрода. Отличительной особенностью генератора является полное отключение ЭХЛ-ячейки от источника электрической энергии на время пауз, что позволяет изучать процессы гомогенных химических реакций с участием анион- и катион-радикалов исследуемого соединения в условиях отсутствия гетерогенных электрохимических реакций. Высокое быстродействие генератора позволяет изучать кинетику быстрых электрохимических и химических реакций, сопровождающихся ЭХЛ. [c.148]

АТФ не нуждается в услугах дыхательной цепи, хотя она и локализована в той же плазматической мембране, но причинно связан с электрохимическим градиентом водородных ионов и низкой проницаемостью для них мембранных структур. Синтез АТФ осуществляется ферментативно, с помощью мембранной протонной АТФ-азы (АТФ-синтетаза), по-видимому, за счет энергии электрохимического потенциала. Это означает, в свою очередь, что генерация АТФ осуществляется в соответствии со схемой Митчела. Согласно некоторым данным, при рН<6,5 основной вклад в фосфорилирование вносит градиент водородных ионов, а при рН>6,5—мембранный потенциал. [c.118]

Практическая значимость биоэлектрокатализа определяется возможностью использования активных биологических катализаторов в электрохимических генераторах тока. Биохимический топливный элемент представляет собой два ферментных электрода электровосстанавливающий (кислородный электрод) и электроокисляющий, которые связаны между собой ионопроводящей средой. В такого рода системах происходит окисление топлива кислородом с генерацией на электродах разности потенциалов, определяемой энергией реакции сгорания топлива. [c.70]

Таким образом, на сегодняшний день представляется возможным понять некоторые тайны лимитирующей стадии процесса окислительного фосфорилирования и дыхания. Тем не менее вопрос еще далек от своего окончательного решения. Остается, например, неясным, какую роль в этом процессе играет генерация трансмембранного электрохимического потенциала, связанная с работой цитохромоксидазы [410, 590]. Имеются данные, свидетельствующие о том, что дыхание прямо коррелирует с изменениями свободной энергии синтеза АТФ, а между трансмембранным электрическим потенциалом, рН-градиентом или общей протондвиж5ш ей силой (Дцн ) и скоростью дыхания корреляций нет. Термодинамический анализ подтверждает также, что протонный электрический градиент не может служить первичным интермедиатом в окислительном фосфорилировании [290]. Остается неясным и ряд моментов, касающихся регулирования процесса дыхания в прижизненных условиях. [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология