Термодинамика топливных элементов

Максимальный коэффициент полезного действия топливного элемента по законам термодинамики равен [c.150]

Термодинамика топливных элементов [c.12]

Изложенная в этом параграфе теория позволяет просто и наглядно получить основные соотношения термодинамики топливных элементов. Рассмотрим, например, разомкнутый водородно-кислородный элемент со щелочным электролитом. Пусть электроды выполнены из одного и того же катализатора, например из платины. На водородном и кислородном электродах равновесие определяется следующими реакциями [c.11]

Работа 5. Термодинамика топливного элемента [c.284]

Понимание механизма превращения химической энергии в электрическую важно для конструирования электрических батарей и топливных элементов, для изучения процессов электроосаждения, коррозии, для получения чистых металлов (например, производство алюминия) и электрохимических методов анализа. Настоящая глава посвящена термодинамике таких процессов. [c.182]

Электролиз воды или пара при разных температурах может приводить к разложению воды. Это испытанная и коммерчески реализованная технология для получения водорода. Недостатком этого способа в первую очередь является большое энергопотребление, что влечет за собой высокую стоимость процесса. Поэтому более перспективным процессом производства водорода принято считать высокотемпературный электролиз водяного пара (ВТЭП). Термодинамика электролиза водяного пара такова, что этот процесс целесообразнее проводить при высоких температурах. Высокие температуры также увеличивают активность электродов, и помогают понизить катодное и анодное перенапряжение. Поэтому можно увеличить плотность тока при высоких температурах и одновременно снизить потери, связанные с поляризацией, что в целом приводит к увеличению эффективности процесса. Материалы для процесса высокотемпературного электролиза водяного пара могут быть изготовлены из керамики, тем самым решаются проблемы коррозии. Реакционная схема ВТЭП об-ратна процессу в твердооксидных топливных элементах. Молекулы водяного пара диссоциируют на пористом катоде, образуя обогащенную смесь Н.О с Н2, тогда как ионы кислорода мигрируют через непористый, ионпроводя-щий твердый электролит к пористому аноду, где рекомбинируют до молекулы кислорода. Таким образом, водород и кислород автоматически разделяются твердооксидной мембраной. Совмещение высокотемпературного электролиза водяного пара с разными типами ядерных реакторов, обеспечивающими высокие температуры процесса, позволяет добиваться высокой общей эффективности процесса с КПД > 45 %. [c.46]

Ни одна из этих лабораторий не привела количественных данных и не опубликовала ни одной характеристики. Достоверным является только указание на то, что такие микроорганизмы позволяют достигнуть большей скорости реакции, чем Б топливном элементе, и что при работе с такими бактериями к. п. д. составляет около 50%- С другой стороны, на большинстве электродов обычных топливных элементов СН4 и СО, содержащиеся в вырабатываемой бактериями газовой смеси, электрохимически почти не окисляются. Если даже бактерии вырабатывают чистый Нг, то в связи с большими внутренним сопротивлением и поляризацией элемента такой конструкции, состоящего из трех частей, его к. п. д. и удельная мощность (на единицу объема или веса) должны быть очень малы. Наконец, эффективность работы даже наиболее химически активных микроорганизмов должна соответствовать первому и второму законам термодинамики. Наиболее пер- [c.50]

В развитии исследований структуры ДЭС на платиновых металлах можно выделить несколько этапов. На первом этапе (20—ЗО-е годы) для изучения ионной адсорбции был развит метод адсорбционных кривых, были заложены основы термодинамики поверхностных явлений на платиновых металлах и показано влияние адсорбции водорода и кислорода на структуру ДЭС [1, 2, 7—12]. Затем в течение длительного времени строение ДЭС на платиновых металлах почти не изучалось. Новый этап начался в 50-х годах, когда для изучения ионной адсорбции были применены методы радиоактивных индикаторов [13] и адсорбционных сдвигов потенциала [14—17]. Интерес к структуре ДЭС на платиновых металлах усилился в 60-е годы в связи с решением проблемы топливных элементов. С середины 60-х годов начались работы по количественной проверке применимости термодинамической теории, намеченной еще в 30-х годах, к платиновым металлам, а также по дальнейшему развитию этой теории. Эти работы были стимулированы выводом термодинамического соотношения [18], позволяющего осуществить сравнительно простую проверку теории. [c.57]

В реакции 1 число молей газа до и после реакции не изменяется, соответственно практически не изменяется энтропия — к.п.д. реакции приблизительно равен 1,0. В реакции 2 число молей газа и энтропия увеличиваются и к. п. д. получается больше единицы, в реакциях 3 и 4 имеем противоположный случай [22]. Как уже отмечалось, к.п.д. больше единицы получается за счет того, что элемент при работе охлаждается и использует тепло окружающей среды. Поэтому с возрастанием температуры к.п.д. увеличивается. С точки зрения термодинамики для наиболее интересной реакции — электрохимического сжигания угля — к, п. д. и Э.Д.С. реакции не должны были бы зависеть от температуры, а для сжигания СО и водорода было бы рациональнее вести реакции при низких температурах. Однако кинетика реакций окисления С и СО, их электрохимическая инертность исключают работу топливных элементов при комнатной температуре. [c.437]

ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ Глава десятая Термодинамика различных физических систем 49. Термодинамика гальванических и топливных элементов. Определение 178 химического сродства 50. Охлаждение газа при необратимом и обратимом адиабатных 183 [c.3]

Работа Измерение температурного коэффициента э. д. с. гальва нИЧЕСКбго элемента и расчет термодинамических величин. Работа 5. Термодинамика топливного элемента. ... Работа 6. Определение стандартного окислительно-восстановитель [c.7]

Топливный элемент является обычным источником энергии, и к нему применим первый закон термодинамики. Поэтому в элементе можно преобразовать в электроэнергию в лучшем случае полную калориметрически измеряемую (так называемую низшую) теплотворную способность топлива —,АЯц (кал1моль). Получаемая электроэнергия измеряется в [c.18]

Оставив в стороне интересные сами по себе вопросы правильности предсказания Оствальда, заметим, что он подчеркнул подобие топливного элемента (прямого действия) с обычной печью онн должны работать при высокой температуре. Согласно термодинамике, печь должна гореть тем лучше, чем она холоднее, так как в этом случае равновесие реакцип С + Ог = СОо сдвигается в правую сторону. Однако, как видно нз повседневного опыта, скорость реакции при низких температурах слишком мала количество угля при хранении на складах не убывает, несмотря на то что термодинамически возможна реакция между ним и присутствующим в воздухе кислородом. Фактически константа скорости реакции k экспоненциально возрастает с увеличением температуры, согласно формуле k = А ехр (—WIRT). Символ W означает здесь энергию активации. Она имеет порядок величины, соответствующий увеличению скорости реакции, согласно известному эмпирическому правилу Вант-Гоффа, в два-три раза при увеличении температуры на 10° [7]. Если представить себе, что плотность тока угольного элемента является фактически количеством положительных ионов углерода, соединяющихся за 1 сек на 1 см поверхности с отрицательными ионами кислорода, то станет понятным стремление первых работавших в этой области ученых создать угольный элемент, действующий (из кинетических, но ие термодинамических соображений) при очень высоких температурах. [c.23]

Так как основной системой в ЭХГ является батарея топливных элементов, то часть книги посвящена рассмотрению топливных элементов, включая термодинамику, кинетику и характеристики элементов. В книге кратко рассмотрены общие вопросы ЭХГ и более подробно водородно-кислородные (воздушные), ги-дразино-кислородные (воздушные) ЭХГ и ЭХГ на углеродсодержащем топливе. В заключении книги проведено сравнение ЭХГ с другими источниками тока и при--ведены области применения ЭХГ. В задачу книги не входил анализ всех теоретических и экспериментальных работ в области топливных элементов и ЭХГ. Книга не претендует на освещение всех разработанных и испытанных ЭХГ, так как это значительно увеличило бы ее объем. В книге рассматриваются лишь основные проблемы топливных элементов и ЭХГ, некоторые пути их решения и достигнутые результаты. [c.4]

Термодинамика гальванических и топливных элементов. Применим уравнение (10.2) к электрохимическим генераторам— гальваническим и Т011ЛИВНЫ.М элементам. Для этого установим связь между з.д.с. элемента и тепловым эффектом реакции, происходящей в элементе при его работе, в случае, когда изменение его вну1ре1П ей энергии идет не на вьщеленис теплоты, а па работу электрических сил. [c.179]