Топливные элементы (ТЭ) и электрохимические генераторы (ЭХГ)

При конструировании электрохимических генераторов — топливных элементов — применяются электроды с пористой структурой. Это привело к развитию теории пористых электродов. В топливном элементе электрохимическое горючее (восстановитель) и окислитель [c.222]

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]

В топливном элементе в качестве топлива применяется окись углерода, электрохимическая активность которой при повышенных температурах удовлетворительна общая реакция в топливном элементе выражается уравнением (2). Образующаяся в результате реакции двуокись углерода пропускается при повышенной температуре над измельченной угольной пылью. При этом по уравнению (1) опять образуется окись углерода, которая может быть использована в топливном элементе. Реакция (1) является эндотермичной и протекает с поглощением значительной тепловой энергии. Если соединить топливный элемент и генератор СО в одно целое, как это изображено схематически на рис. 11-9, необходимая для этой реакции тепловая энергия создается за счет тепла, выделяющегося при работе элемента. Общая эффективность установки определяется, таким образом, суммарной реакцией окисления твердого угля до двуокиси углерода [c.241]

В четвертой и пятой главах были рассмотрены электродные процессы в растворах органических соединений, в ходе которых органическое вещество не претерпевает электрохимических превращений, а, адсорбируясь на электроде, влияет на скорость электродного процесса с участием неорганических ионов или молекул. Последующие главы посвящены изложению современных представлений об электродных превращениях самих органических соединений. Такие процессы лежат в основе электросинтеза органических веществ и работы электрохимических генераторов электрической энергии — топливных элементов с органическим горючим. [c.188]

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]

Топливные элементы и электрохимические генераторы. Если окислитель и восстановитель хранятся вне элемента и в процессе работы подаются к электродам, которые не расходуются, то элемент может работать длительное время. Такие элементы получили название топливных элементов. [c.361]

Особой разновидностью химических источников тока являются электрохимические генераторы или топливные элементы. В топливном элементе химическая энергия реакции горения (окисления) топлива непосредственно превращается в электрическую энергию. Поэтому КПД его превышает 80%. [c.246]

Топливный элемент (ТЭ)—это ХИТ, в котором реагенты (топливо, т. е. восстановитель, и окислитель) непрерывно и раздельно подводятся к электродам. Таким образом, ТЭ преобразует химическую энергию в электрическую до тех пор, пока в него поступают реагенты. ТЭ входят в состав электрохимического генератора (ЭХГ), который включает батарею ТЭ, устройства для переработки и подвода топлива и окислителя, для вывода продуктов реакции, контроля и поддержания температуры и другие устройства. [c.40]

Несмотря на большое внимание, уделенное этому вопросу в последние годы, особенно в связи с проблемой кислородного электрода для электрохимических генераторов (топливных элементов), и достигнутые успехи в этом направлении [см., например, обзор Багоцкий В. С., Некрасов Л. Н., Ш у м и л о в а Н. А., Усп. химии, 34, № 10, 1697 (1965)], такое категорическое заключение автора нуждается скорее в смягчении, чем в замене. Прим. перев.) [c.675]

Основные качества и преимущества в работе электрохимического генератора 1) высокий КПД, который не ограничивается циклом Карно. Современные топливные элементы (вал<но, что в них нет никаких движущихся частей) имеют КПД порядка 60 %, однако уже достигнуты КПД до 83 % 2) полное отсутствие шума при работе 3) возможность продолжительной непрерывной работы из-за несложности организации непрерывного водородного питания 4) способность к значительным и продолжительным перегрузкам без заметного снижения напряжения 5) умеренные рабочие температуры и давления в процессе 6) отсутствие каких-либо вредных выделений в окружающую среду 7) возможность использования в качестве окислителя кислорода воздуха. [c.554]

Теория работы электродов топливных элементов очень сложна. При ее разработке используют разнообразные физические и электрохимические методы измерения, математические расчеты, вычислительную технику. Эта теория успешно развивается учеными нашей страны. Здесь мы коснемся только нескольких факторов, от которых зависит величина максимального тока, получающегося при работе электрохимического генератора. Прежде всего — это природа электродов и реагентов, состав электролита и температура. Наиболее реакционноспособные виды топлива — это водород, спирты, альдегиды и другие активные органические восстановители. Все эти виды топлива можно использовать в электрохимических генераторах, работающих при обычной температуре. К другим видам топлива относятся окись углерода, углеводороды, нефтепродукты их можно использовать только при повышенной температуре. Применение в качестве топлива угля, а также других твердых продуктов, оставляющих после сжигания золу, встречает пока принципиальные трудности. [c.101]

Топливными элементами (или электрохимическими генераторами энергии) называются электрохимические устройства, предназначенные для непосредственного превращения химической энергии, содержащейся в системе топливо + окислитель , в электрическую энергию. [c.487]

Принципиально более выгодным как в энергетическом, так и в технологическом отношении является путь непосредственного преобразования химической энергии топлива в электрическую. Одним из таких устройств, топливный элемент или электрохимический генератор (ЭХГ) > Работу ЭХГ можно представить [c.150]

Сборник содержит обзорные статьи по теории работы топливных элементов, позволяющих осуществлять непосредственное превращение химической энергии топлива в электрическую. Рассматриваются методы макроскопического описания пористых электродов с учетом большого числа транспортных и кинетических стадий, модельные системы, капиллярные явления, кинетика электрохимических превращений на гладких электродах. Большое внимание уделено кинетике и механизму электровосстановления кислорода на металлах-катализаторах (металлах платиновой группы, серебре, никеле и на сплавах серебро — никель), широко используемых в электрохимических генераторах. Описывается механизм окисления в топливных элементах таких перспективных видов топлива, как метан, метанол, муравьиная кислота и гидразин. [c.2]

Развитие техники поставило новые требования к источникам тока. Необходимо увеличение удельной мощности, к. п. д., срока службы и т. д. В связи с этим большой интерес представляют электрохимические генераторы (ЭХГ), создаваемые на основе топливных элементов. По сравнению с аккумуляторами ЭХГ имеют более высокие энергии на единицы массы и объема, по сравнению с гальваническими элементами — более высокие удельные энергии, срок службы и более низкую стоимость получаемой энергии, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания и тепловыми машинами ЭХГ имеют более высокий к. п. д. и другие достоинства. [c.3]

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]

Общие понятия о топливном элементе и электрохимическом генераторе [c.5]

Гидразин используют как антикоррозионный агент для уда.1ения кислорода (вызывающего коррозию) из воды, питающей котлы электростанций, теплоцентралей и т. п., как восстановитель - топливо а топливных элементах (электрохимических генераторах). [c.411]

Излагаются теоретические основы электрохимической знергетн-ки. Рассматриваются устройство и характеристики топливньи элементов электрохимических генераторов, энергоустановок и электростанций. Описаны электрохимические способы получения водорода, приводятся технико-экономический анализ этих способов и обласА их применения. Рассматриваются электрохимический метод аккумулирования энергии, различные виды аккумуляторов. [c.2]

Создание целого ряда источников тока, в частности электрохимических генераторов на углеводородном горючем, непосредственно упирается в необходимость увеличения скоростей соответствующих электродных процессов. Поэтому одним из важных направлений современных электрохимических исследований в области топливных элементов является изыскание новых эффективных и малодефицитных катализаторов. [c.227]

В отличие от гальванических элементов топливные элементы не могут работать без вспомогательных устройств. Для увеличения напряжения и тока элементы соединяют в батареи. Для обеспечения непрерывной работы батареи топливных элементов необходимы устройства для подвода в элемент топлива и окислителя, вывода продуктов реакции и тепла из элемента. Система, состоящая из батареи топливных элементов, устройств для подвода топлива и окислителя, вывода из элемента продуктов реакции, поддержания и регулирования температуры, получила название электрохимического генератора. Электрохимические генераторы могут включать в себя устройства для обработки топлива или окислителя. Например, углеюдороды подвергают обработке водяным паром в присутствии катализаторов для получения водорода, который затем направляется в топливный элемент [c.363]

Еще в 1839 г. Грове получил ток от кислородно-водородного элемента. Однако он не представлял себе возможности практиче,-. ского использования подобного источника тока. Попытку создания топливного элемента, пригодного для практики, впервые осущест-5 вил Павел Николаевич Яблочков. Им были разработаны в 1895 г." элементы с газовыми электродами. Теоретические вопросы, связан- ные с созданием топливных элементов, изучали многие крупные зарубежные ученые — Оствальд, Нернст, Грубе и другие и СССР — Фрумкин и ряд ученых его школы. Особенно большое внимание разработке топливных элементов стали уделять после второй мировой войны. Над этой проблемой работает ряд коллек-] тивов исследователей. Однако применение топливных элементов, пока еще очень ограничено. В настоящее время называют топливными элементами все элементы, в которых активные материалы не заключены в самом элементе, а подаются в него непрерывно. Системы из топливных элементов и относящихся к ним вспомогательных устройств, например для регулировки давления газов, называют электрохимическими генераторами энергии. В качестве окислителя на положительном электроде в топливных элементах чаще всего используют кислород. Существуют элементы с жидкими окислителями — азотной кислотой и др., но они не получили пока распространения. Работа кислородного электрода была рассмотрена ранее. На отрицательном электроде в качестве активных веществ (топлива) используют газообразные (водород), жидкие (метанол, гидразин и др.) и твердые вещества. Некоторые виды топлива (метан, уголь) электрохимически инертны, их ионизация протекает так медленно, что практически процесс не осуществим без принятия специальных мер. Для ускорения реакции используют два способа электроды изготавливают из веществ, каталитически ускоряющих процесс, и работа ит при повышенных температурах. [c.352]

Электрохимические генераторы, энергоустановки и электростанции. Топливный элемент, как и ПЭ, кроме электродов и ионного проводника включает ряд дополнительных частей, таких, как межэлектродные мембраны, уплотнитель ные и дистанционирующие прокладки, камеры для реагентов и др. В отличие от первичного ХИТ, топливные элементы не могут работать самостоятельно. Для обеспечения работы ТЭ необхо ДИМЫ непрерывная подача топлива и окислителя, а также отво продуктов реакции. В ТЭ наряду с генерацией электроэнергто выделяется тепло, которое необходимо от него отводить. Такик образом, ТЭ может работать лишь при наличии вспомогатель ных устройств, обеспечивающих подвод реагентов, отвод про дуктов реакции и тепла. [c.12]

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]

Особенно перспективно использование электрохимических генераторов на водороде для аккумулирования электроэнергии по системе электролизер — топливный элемент (ТЭ). В часы недогрузки электрических станций такая энергоаккумулирующая система работает иа электролизер и получаемые водород и кислород отводят в газгольдеры. В часы пик система работает как ТЭ. Газы из газгольдеров подаются к электродам элемента. Если считать КПД электролизера 85 %, то прн КПД топливного элемента 65 % суммарный КПД установки будет 55 %. Это несколько ниже КПД гидравлического способа хранения энергии. Однако электрохимический способ хранения энергии может оказаться в ряде случаев более экономичным по сравнению с гидравлическим, так как он не требует значительных площадей и большого расхода воды. Потребность в воде и площадях составляет соответствеико 2,5—8 м кВт-ч и 10 м кВт при гидравлическом способе и 1—4 дц /кВт-ч и 0,4 м /кВт при электрохимическом способе па основе системы Нг — О2 [734]. Однако ири этом следует учитывать высказывание П. Л. Капицы [849] о том, что газовые элементы имеют ограничения по возможности их использования для энергетики больших мощностей. [c.558]

Несомненна эффективность применения топливных элементов в военной технике. В США, например, их хотят использовать в качестве автономных источников тока на скрытых полевых позициях бесшумность, отсутствие выхлопных газов и дыма способствуют тш ательной маскировке такой энергоустановки. Естественно, что многие из работ по электрохимическим генераторам засекречены, а иногда их умышленно излагают неправильно. [c.105]

В гальвапич. элементах начали широко применять принцип подачи активных материалов по мере их расходования. Такпе устройства, принципиально могущие работать сколь угодно долго, получили название электрохимических генераторов электрич. энергии. Принципиальная схема электрохимич. генератора представлена на рис. 1. Электрохимич. генераторы, в к-рых активным материалом отрицательного электрода служит обычное топливо (напр., природный газ, состоящий из углеводородов) или вещество, легко извлекаемое из природного топлива (водород, окись углерода, генераторный газ, водяной газ, метанол и т. д.), называют топливными элементами. Активным материалом катода топливного элемента м. б. кислород воздуха или чистый кислород. Т. обр., токообразующая реак- [c.323]

Как следует из самого названия, весьма актуальной проблеме посвящена последняя, пятая, глава (А. Дамьянович). Кислород является одним из дещевых и перспективных окислителей для электрохимических генераторов тока (топливные элементы). Известно, однако, что эффективность таких генераторов в значительной степени лимитируется большими поляризационными потерями на кислородном электроде. По этой причине в последние годы возрос интерес к исследованию электрохимических реакций кислорода. Обобщению результатов этих исследований и посвящена последняя глава. В ней даются различные подходы к определению механизма кислородных реакций. На обширном экспериментальном материале убедительно показана зависимость механизма восстановления кислорода от природы и состояния поверхности электрода, которое в свою очередь является функцией электродного потенциала и состава раствора. Много внимания уделено исследованию природы стационарных (в отсутствие тока) потенциалов, заметно отличающихся от обратимого кислородного электрода, которые устанавливаются на благородных металлах в атмосфере кислорода. [c.8]

Книга знакомит с современным состоянием проблемы электрохимических генераторов (ЭХГ). В ней рассматриваются процессы в топливных элементах, основные факторы, влияющие на характеристики элементов, топливо и окислители, и основные системы ЭХГ и их харак-терксгики. Большое внимание уделяется рассмотрению водородно-кислородных (воздушных) и гидразиновых ЭХГ, а также ЭХГ на основе углеродсодержащих топлив. Обсуждаются перспективы ЭХГ. [c.2]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология