О коэффициенте полезного действия топливных элементов

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

В последнее время большое внимание уделяется созданию так называемых топливных элементов. В топливных элементах энергия химических реакций, выделяющаяся в процессе окисления топлива, непосредственно преобразуется в электричество. Коэффициент полезного действия таких топливных элементов вдвое превышает коэффициент полезного действия паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания и достигает 80%. [c.83]

Термодинамический коэффициент полезного действия топливного> элемента определяется, как и для тепловой машины, отношением работы, которую может дать элемент, к тепловому эффекту реакции. При этом получается [c.489]

Теоретически в топливном элементе можно полностью использовать свободную энергию горючего, которая не очень отличается от его теплотворной способности. На самом деле это не совсем так, поскольку и здесь потери энергии неизбежны. Однако можно получить коэффициент полезного действия, равный 65—70%, т. е. значительно выше, чем у самых лучших тепловых двигателей. [c.140]

Топливные элементы могут быть успешно использованы и в стационарной энергетике. Так, в настоящее время разрабатываются топливные элементы при использовании нефтяного топлива или природного газа. Ожидаемый коэффициент полезного действия—38%. Такие станции, работающие практически без выброса вредных веществ, могут располагаться вблизи потребителей энергии. Перспективно использование продуктов газификации угля в высокотемпературных топливных элементах с расплавленными электролитами. Повышение коэффициента полезного действия топливных элементов требует разработки новых эффективных катализаторов как для водороднокислородных элементов, так и для элементов, работающих на углеводородах, метаноле и других органических веществах. [c.379]

О КОЭФФИЦИЕНТЕ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ [c.220]

К сожалению, устройства, превращающие химическую энергию в теплоту, а затем в механическую энергию, обычно имеют коэффициент полезного действия менее 50%. Солнечные батареи (осуществляющие прямое превращение солнечного света в электричество) или топливные элементы (непосредственно превращающие в электричество химическую энергию) выглядят очень многообещающей альтернативой нефти и могут способствовать более эффективному ее использованию. Но, к сожалению, в обозримом будущем мы будем продолжать сжигать нефть для удовлетворения наших потребностей в энергии. [c.202]

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 - устройства с высоким коэффициентом полезного действия, в которых энергия химической реакции непосредственно превраш,ается в электрическую. С Т. э. связывают в будущем революцию в транспорте — замену двигателей внутреннего сгорания на электрические. Т. э. применяются в космических аппаратах, в военном деле и др. [c.252]

Поскольку энтропия может иметь как положительное, так и отрицательное значение, в принципе т]макс может быть даже более единицы (>100%). В этом случае топливный элемент будет работать охлаждаясь и используя тепло окружающей среды. Максимальный коэффициент полезного действия соответствует полному использованию веществ, вступающих в реакцию в согласии с законом Фарадея и теоретической э. д. с. элемента, которая может быть вычислена по формуле [c.564]

Если еще учесть, что в топливном элементе могут иметь место потери активных материалов из-за побочных процессов, те полный коэффициент полезного действия по отношению к возможной теплоте сгорания топлива будет равен [c.565]

Коэффициент полезного действия и э. д. с. элемента должны меняться с температурой. В табл. 85 даны зависимости этих величин от температуры для некоторых реакций, наиболее интересных с точки зрения использования в топливных элементах. [c.565]

Топливные элементы отличаются высоким коэффициентом полезного действия в них нет движущихся частей, их конструкция проста и постоянно готова к работе они дают высокую мощность на единицу объема и массы, работают бесшумно и без выделения вредных выхлопных газов и копоти. Все это делает возможным и целесообразным использование топливных элементов в различных областях народного хозяйства. Для космических аппаратов и приборов нужны именно такие источники энергии, особенно незаменимые при длительных полетах. Поэтому они широко применяются в спутниках, космических кораблях, а также в электрохимической промышленности. [c.248]

Таким образом, хотя основная задача при разработке топливных элементов состояла в том, чтобы отыскать способ использования химической энергии топлива с наиболее высоким коэффициентом полезного действия, реальное решение ее пошло по более широкому и несколько иному пути. Когда начали серьезно заниматься [c.494]

В настоящее время интенсивно разрабатывают и другие топливные элементы на основе более дешевых и калорийных видов топлива, таких, как оксид углерода, спирты и различные нефтепродукты. В качестве окислителя кроме кислорода используют фтор и хлор. Применение топливных элементов в народном хозяйстве открывает большие возможности на пути прямого превращения химической энергии топлива в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия. [c.160]

Топливные элементы. В заключение следует упомянуть о проблеме топливных элементов. Коэффициент полезного действия при получении электрической энергии из энергии химических процессов в гальванических элементах очень близок к 100% и поэтому уже давно высказывалась мысль о необходимости использования энергии горения топлива путем превращения химической энергии в электрическую в гальванических элементах. Были построены элементы, где главным процессом являлось окисление угля, окиси углерода, водорода, генераторного и водяного газов на положительном полюсе. Однако пока все эти попытки не привели к удовлетворительным результатам, так как для работы таких элементов требуется высокая температура (300—400°). Даже и при этих условиях, весьма неудобных для практического использования топливных элементов, они пока еще не дают достаточно устойчивого потенциала, по причине слишком значительной поляризации. [c.244]

Устройство водородно-кислородного топливного элемента показано на рис. 16.11. В подобных элементах используют также многие другие топлива. В качестве окисляемых на аноде веществ можно применять газообразные углеводороды, а кислорода, содержащегося в воздухе, вполне достаточно для обеспечения катода электродным веществом. Предполагаемый коэффициент полезного действия промышленных топливных элементов должен вдвое превосходить КПД обычных паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания. [c.297]

Теоретически э. д. с. этого элемента определяется теплотой горения угля по реакции С+0г=С02 и должна составлять 1,05 в. В топливном элементе вся тепловая энергия должна превращаться в электрическую, т. е. топливный элемент должен иметь коэффициент полезного действия (к. п. д.), близкий к 100%. [c.293]

Таким образом, первой и основной особенностью топливных элементов является возможность непосредственного преобразования химической энергии в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия. Следует указать, что эта особенность, так же как и все изложенные выше термодинамические закономерности, относится не только к топливным элементам, но и к химическим источникам тока обычного типа —гальваническим элементам и аккумуляторам. В них, как это уже отмечалось ранее, также осуществляется прямое преобразование химической энергии активных веществ в электрическую энергию. Топливные элементы отличаются от обычных гальванических элементов и аккумуляторов тем, что в них компоненты реакции (топливо и окислитель) не заложены заранее в состав электродов, а непрерывно подаются к электродам в процессе работы. Поэтому они могут работать непрерывно и сколь угодно длительно, пока осуществляется подвод реагентов и отвод [c.490]

Первой и основной особенностью топливных элементов является возможность непосредственного преобразования химической энергий в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия. Следует указать, что эта особенность, так же как и все изложенные выше термодинамические закономерности, относится не только к топливным элементам, но и к химическим источникам тока обычного типа — гальваническим элементам и аккумуляторам. В них, как это уже отмечалось ранее, также осуществляется прямое преобразование химической энергии активных веществ в электрическую [c.547]

Сюда же примыкает и проблема фотохимических реакций с высоким коэффициентом полезного действии под влиянием солнечной энергии. II здесь поучительный пример дает нам природа. В растениях роль соответствующих катализаторов играют хлоропласты, запасающие. энергию в несколько квант, а затем использующие ее на процесс разложения воды и фотосинтез. Если бы нам удалось создать искусственные системы подобного тина, мы могли бы обеспечить высокий кпд процесса разложения углекислоты па СО и О2 или воды па Н2 и О2. Газы эти мы могли бы вновь соединить и воду и углекислоту в топливном элементе и таким образом превратить солнечную энергию в электрическую. Это очень интересная проблема будущего. Глубокие исследования в этом же направлении не исключают возможности путем изучения механизма работы мышц или нервов прийти к созданию соответствующих новых типов машин и счетно-решающих устройств. [c.20]

Однако развитие новых теоретических представлений само но себе не вызвало бы такого повышенного интереса к проблемам электрохимии, если бы не тесная связь между теорией и решением важных прикладных задач. Видное место среди них занимает проблема топливного элемента — источника тока, в котором химическая энергия горючего непосредственно превращается в электрическую. Коэффициент полезного действия, таких элементов намного превышает к.п.д. любых теплдвых машин, и здесь электрохимия активно помогает более полно использовать энергетические ресурсы человечества. [c.3]

Коэффициент полезного действия 30—70% растет с уменьшением нагрузки в противоположность двигателям внутреннего сгорания. Уже сейчас топливные элементы применяются на автомобилях, тракторах, судах. Имеются опытные, правда, маломощные тепловозы на топливных элементах. Мощности промышленных образцов достигают нескольких десятков киловатт. [c.101]

В настоящее время уже созданы батареи из водородно-кислородных топливных элементов, работающие при газовом давлении 3040—4170 кн м (30—40 атм), температуре 200° С и дающие разрядный ток до 200 а при напряжении 24 в. Мощность их достигает 5 кет, коэффициент полезного действия 50—55%. [c.229]

Но, с другой стороны, само по себе развитие теоретической электрохимии не вызвало бы такого внимания, если бы теоретические работы не были тесно связаны с решением новых прикладных задач. Назовем проблему топливного элемента, т. е. источника тока, в котором химическая энергия горючего непосредственно превращается в электрическую (с коэффициентом полезного действия значительно более высоким, чем при использовании химической энергии горючего в тепловых машинах), разработку способов получения электролизом металлов новой техники, таких, как титан и тантал, с удивительным сочетанием химической устойчивости и прочности, развитие новых методов защиты металлов от разрушения их коррозией новые методы электрохимической обработки металлов (электрополировка и электрохимическая размерная обработка) применение электрохимических преобразователей, превращающих механические сигналы в электрические и заменяющие полупроводники в области низких частот. Предпосылкой решения новых прикладных задач является углубленное проникновение в механизм электрохимического процесса. [c.150]

Менее благоприятный аспект— это использование водородного топлива после того, как оно достигнет пункта назначения. Если это топливо должно быть преобразовано в электричество, то следует учесть другой фактор — коэффициент полезного действия топливного элемента, с помощью которого осуществляется преобразование. Величина к.п.д. будет не выше 0,7, но может быть равна 0,6. Поэтому, если конечной целью является производство электроэнергии, то расстояние, определяющее конкурентоспособность водородной энергетики, возрастет. Однако в развитых странах доля газа, преобразованного в электричество, составляет только 157о потребляемой энергии. Следовательно, большая часть водорода, рассматриваемого в водородной энергетике, будет исполь- [c.474]

Коэффициент полезного действия. Эффективность работы топливного элемента характеризуется степенью превращения химической энергии горючего вещества в электрическую энергию. Максимальный к. п. д. г/тах достигается тогда, когда вся энергия химической реакции переходит в электрическую. Тогда, пользуясь уравнением ГиббсаГельмгольца, можно вывести уравнение [c.50]

Окисление водорода в топливных элементах (малая автономная энергетика) является одним из методов энергетического использования водорода [842— 844, 7.34, 845]. Электрохимические генераторы на основе водородно-кислородного топливного элемента известны более чем 50 лет. Его коэффициент полезного действия, т. е. отнощеиие получаемой электроэнергии к тепловому эффекту токообразующей реакции составляет [c.554]

После того как в конце XIX в. были созданы топливные элементы, появилась возможность эффективно осуществлять превращение химической энергии в электрическую. Дело в том, что на эти элементы не распространяются ограничения, налагаемые-циклом Карно. Дальнейшее их усовершенствование шло тем не менее медленно оказалось, что обеспечить эффективный элект-рокаталитический перенос электронов от используемого топлива на анод элемента сложно. В результате удалось создать лишь водородный элемент, дающий достаточную плотность тока. Он успешно работает при низких температурах и пригоден для крупномасштабного производства энергии. Схема, объясняющая принципы работы обычного топливного элемента, приведена на рис. 2.7 Был предложен ряд элементов, использующих другие вид топл ива (спирты, углеводороды), но они работают лишь при( высоких температурах и дают ток небольшой плотности при мал коэффициенте полезного действия. Это ограничивает их, применение для производства энергии, но некоторые типы топливных элементов используются для других целей. Так, один из них применяется в качестве датчика в детекторах, выявляющих наличие спирта в выдыхаемом воздухе. [c.83]

Итак, мы потеряли почти че. =ертую часть энергии в холодильнике с комнатной температурой, вместо того чтобы использовать ее для полезной работы. Потери в реальном паровом котле на.много больше. Практически достижимый коэффициент полезного действия часто составляет 25% или меньше. Кроме того, приходится строить установки, рассчитанные иа высокие температуры и давления, со всеми вытекающими отсюда и )облемад1И. Поэтому не удивительно, что на поиски топливного элемента, который производил бы электроэнергию непосредственно из угля, затрачивается много усилий. Па пути создания такого элемента стоят две основные проблемы 1) уголь — плохой проводник электричества, и поэтому из него нельзя сделать хорошие электроды, 2 поверхностные явления, вследствие которых и угольный и кислородный электроды не являются обратимыми. Первая проблема сводится к минимуму графптизацией угля. Для второй проблемы удовлетворительное решение все еще не найдено, хотя время, которое затратили многие специалисты на попытки решить ее, исчисляется сотнями человеко-лет. Вполне вероятно, что эта проблема будет решена в течение следующего двадцатилетия, но никто еще не может указать путей ее решения. Однако после многих лет поисков — в основном методом проб и ошибок — становится ясно, что путем к решению проблемы являются фундаментальные исследования поведения молекул на поверхности. [c.92]

В настоящее время достигнуты успехи в области исследования и изготовления топливных элементов. Например, в 1965 г. топливные элементы были применены на космическом корабле системы Джеминай в США. При сжигании топлива в современных тепловых электростанциях, работающих по схеме паровой котел -> турбина электрогенератор, суммарный коэффициент полезного действия (к. п. д.) едва достигает 20%. Окисление топлива в гальваническом элементе может быть проведено с к. п. д. близким к 100%. Максимальный коэффициент полезного действия [c.564]

Для увеличения скорости электродных реакций в топливных элементах применяют каталитически активные материалы (М.1 и М2). Наиболее эффективными катализаторами для водородного электрода являются металлы платиновой группы и их сплавы. В качестве катализаторов кислородного электрода помимо металлов платиновой группы и их сплавов могут быть использованы серебро, а также некоторые органические комплексы металлов — металлофталоцианины, металлопорфирины и др. Существенным достоинством топливных элементов является то, что превращение химической энергии в электрическую осуществляется в них при высоком коэффициенте полезного действия (к. п. д.). [c.285]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология