Химические источники тока. Топливные элементы

Химия играет важную роль в решении энергетической проблемы (химические источники тока гальванические и топливные элементы, аккумуляторы), в создании соответствующих материалов для электротехнической промышленности и атомной энергетики (проводники и изоляторы полупроводники материалы и горючее для атомных реакторов и т. п.). [c.182]

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]

Электрохимическое горючее (восстановитель) и окислитель (рис. 121) хранятся отдельно и по мере потребления поступают на электроды, где вступают в электрохимическую реакцию. Электроды непосредственно в реакции не участвуют, а выступают в роли катализатора. Специальная система обеспечивает отвод продуктов реакции из элемента. Поэтому в отличие от обычных химических источников тока топливный элемент в принципе может работать сколь угодно долго. [c.236]

ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА — устройства, в которых энергия химических реакций непосредственно превращается в электрическую, например, гальванические элементы, аккумуляторы, топливные элементы. [c.274]

ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА. ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 593 [c.593]

Химические источники тока. Топливные элементы. Химическими источниками тока называются все гальванические э.ие-менты, которые практически используются для получения электрического тока. [c.591]

Несомненно, что топливные элементы в ближайшем -будущем найдут широкое применение в народном хозяйстве, так как они являются аппаратами непрерывного действия. Эта особенность расширяет возможные области их применения по сравнению с обычными химическими источниками тока — первичными элементами и аккумуляторами. В перспективе представляется принципиально возможным осуществить здесь реакции, в результате которых будут получены новые ценные химические вещества наряду с дешевой электрической энергией. [c.495]

Химические источники тока. К ним относятся гальванические, или так называемые первичные, элементы, теряющие работоспособность после разряда, аккумуляторы, или вторичные элементы, которые после разряда можно многократно заряжать снова, а также топливные элементы, в которых на нерасходуемых электродах идет реакция между окислителем и восстановителем, поступающими извне. [c.219]

В современных топливных элементах осуществляется непрерывное поступление участников реакции горения (топливо и окислитель) и непрерывный отвод продуктов горения. Сама система остается практически неизменной и может быть приведена в действие в любой момент при подаче в нее топлива и окислителя и в любое время может быть законсервирована, если прекратить подачу в нее исходных веществ. Топливный элемент является, таким образом, аппаратом непрерывного действия. Эта особенность топливных элементов расширяет возможные области их применения по сравнению с обычными химическими источниками тока — первичными элементами и аккумуляторами. По схеме работы топливного элемента представляется принципиально возможным осуществить не только реакцию горения, но и многие другие химические превращения, например реакции гидрирования, замещения и т. п. В этом случае вместо обесцененных продуктов горения могут быть получены новые ценные вещества, а как побочный продукт — дешевая электрическая энергия. [c.496]

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]

Значительный вклад в развитие электрохимии внесли также русские ученые. В. В. Петров (1761—1834) изучал электропроводность растворов, химические действия электрического тока, электрические явления в газах и т. п. С помощью созданного им крупнейшего для того времени химического источника тока в 1802 г. он открыл электрическую дугу. Б. С. Якоби (1801—1874) в 1834 г. изобрел электродвигатель, работавший на токе от химического источника. В 1838 г. он предложил гальванопластический метод (см. разд. У.П). П. Н. Яблочков (1848—1914) изобрел электродуговую лампу (1875 г., свеча Яблочкова ), работал над созданием химических источников тока, выдвинул (1877 г.) идею создания топливного элемента (см. разд. А.12). Н. А. Изгарышев (1884—1956) развил теорию химического источника тока, работал над проблемой защиты металлов от коррозии, открыл явление пассивности металлов в неводных растворах электролитов, и по праву считается одним из основателей электрохимии неводных растворов. А. Н. Фрумкин (1895—1971) разрабатывал вопросы кинетики электрохимических процессов, развил теорию строения двойного электрического слоя. [c.233]

У.12. Химические источники электрического тока. Топливный элемент [c.254]

Работы по топливным элементам привели к усовершенствованию других химических источников тока — металле-воздушных элементов и аккумуляторов. Цинк-воздушные элементы, хотя и были известны давно, находили ограниченное применение из-за несовершенства воздушного электрода. Разработка эффективных кислородных и воздушных электродов топливных элементов послужила толчком к улучшению показателей воздушных электродов в цинк-воздушных элементах. [c.227]

Одним из наиболее перспективных является электрохимический способ преобразования химической энергии в электрическую, который осуществляется в химических источниках тока. К достоинствам последних относится высокий к. п. д., бесшумность, безвредность, возможность использования в космосе и под водой, в переносных устройствах, на транспорте и т. п. К химическим источникам тока относят гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы. [c.358]

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]

Следовательно, чтобы получить электрическую энергию с помощью обычного химического источника тока, нужно сначала затратить гораздо большее количество средств и энергии на изготовление самого топлива . Получение окислителя тоже требует значительных расходов. Поэтому стала очевидной необходимость непосредственного превращения химической энергии окислитель-но-восстановительных процессов (на основе широко доступных и дешевых видов топлива) в электрическую энергию с помощью топливных элементов. [c.489]

ХИТ состоят из одного или нескольких гальванических элементов, соединенных параллельно или последовательно, ХИТ генерируют постоянный ток. Химические источники тока, применяемые на практике, можно разделить на три основных типа первичные, вторичные и топливные элементы. [c.274]

Водородный электрод рассмотренной конструкции является только электродом с])авнения при измерении потенциалов электродов, а не электродом промышленного источника тока. Тем не менее водородные электроды значительно более сложной конструкции, но работающие на подобном принципе, нашли применение в топливных элементах. Другие газовые электроды — кислородный, хлорный — также нашли применение в некоторых химических источниках тока. [c.17]

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, гальванические элементы, в к-рых электрич. энергия образуется благодаря хим. р-ции между восстановителем и окислителем, непрерывно поступающими к электродам извне (о принципе действия Т. э. см, Химические источники тока). Восстановителем на отрицат. электроде чаще всего служит Н2, иногда гидразин, окислителем на положительном — О2 или воздух. Материал электродов оказывает на электрохим. р-цию существ, каталитич. действие (см. Электрокатализ). Совокупность батареи Т. э. и устройств для обеспечения и регулирования подачи реагентов, отвода продуктов р-ции и тепла и т. п. наз. электрохим. генератором. [c.584]

Значительное место в достижениях отечественной электрохимии занимают работы но химическим источникам тока усовершенствованы марганцевые, щелочные и свинцовые аккумуляторы, созданы серебряно-цинковые и многие другие элементы и аккумуляторы, топливные элементы, позволяющие осуществлять непосредственное преобразование химической энергии в электрическую. [c.62]

За последние годы различными издательствами выпущено несколько книг о химических источниках тока, а также ряд монографий, посвященных некоторым проблемам преобразования химической энергии в электрическую с помощью топливных элементов . В них глубоко и с исчерпывающей полнотой рассмотрено современное состояние теоретических, экспериментальных и технологических исследований в данной области. Однако они рассчитаны на специалистов и непригодны для широкого читателя. Между тем основные идеи и положения, касающиеся данной проблемы, разработаны настолько полно, что стало вполне допустимым их популярное изложение. [c.6]

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]

Основным типом катионных ионообменных смол являются иолизлектролиты, получаемые на основе полистирол — дивинил-бензольных сульфированных полимеров. В 1950-х гг. катионообменные смолы начали применяться в качестве мембран при электродиалнзе (для очистки различных растворов) и в топливных элементах. Использование катионообменных мембран в топливных элементах химических источников тока выявило острую необходимость создания новых полиэлектролитов, обла- дающих высокой термостойкостью и стойкостью к окислителям. Естественно, что химики прежде всего обратились к классу фторсодержащих полимеров, известному своей непревзойденной стойкостью к химическим реагентам и высокой теплостойкостью, и, прежде всего к фторированным аналогам полистиролсульфо-кислоты. Был разработан способ получения поли-а,р,р -трифтор-стирола, его сульфирования и сшивания [1]. Оказалось, что такие катнонообменные мембраны резко превосходят по термо-и химической стойкости обычные мембраны и пригодны для использования их в водород-кислородных топливных элементах источников тока. [c.178]

Пособие, написанное учениками основоположника современной пюретическон электрохимии академика А, Н, Фрумкина, посвящено наложению теоретических основ электродных процессов в растворах органических веществ. Актуальность рассматриваемых проблем С1 язана с широким применением органических соединений в прикладной электрохимии для регулирования свойств электролитических покрытий и ингибирования коррозии, в органическом электросинтезе, в топливных элементах и химических источниках тока, В книге изложены методы изучения адсорбции органических соедпненггй и закономерности обратимой и необратимой адсорбции на электродах, влияние обратимой адсорбции на две стадии электродного процесса — массопереноса и разряда — ионизации, закономерности электрохимических реакций с участием органических соединений. [c.2]

Химические источники тока являются примером высокоэкономичных и не загрязняющих среду источников энергии. На базе аккумуляторов н топливных элементов в принципе возможно решение проблемы замены автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, на которые падает примерно одна треть выбросов, за-грязнягсщих атмосферу, на электромобили. [c.283]

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]

Топаз — минерал из класса силикатов. Цвет зависит от примесей встречается бесцветный (прозрачный), желтый, голубой, фиолетовый, зеленый и розовый. Применяют Т. в стекловарении, электросталелитейных печах, производстве электрофарфора и других огнеупорных и керамических материалов. Благодаря высокой твердости Т. используют в качестве абразива. Прозрачные, красиво окраиден-ные кристаллы или гальки Т. издавна употребляются как драгоценные камни. Топливные элементы — химические источники тока, в которых энергия горения топлива (водород, спирты, альдегиды и др.) непосредственно превращается в электрическую энергию. Т. э. применяются в космических аппаратах, двигателях внутреннего сгорания, в военном деле. [c.137]

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, химические источники тока, состоящие из одной гальванич. ячейки. В состав такой ячейки входит ионпроводящий электролит, два разнородных электрода и реагенты (о принципе действия см. Химические источники тока). В нек-рых случаях электрохимически активный материал электрода может служить реагентом. Г. э. используют как самостоят. источники электрич. энергии или как составные части гальванич. батареи. Г. э. бывают одноразового использования (см. Первичные элементы), многократного действия (см. Аккумуляторы) и с непрерывной подачей реагентов (см. Топливные элементы). Ранее термин - Г. э. относился только к первичным элементам. [c.119]

В связи с развитием ракетно-космич. техники, а также химических источников тока во 2-й пол. 20 в. самостоят. значение стала приобретать хнмия энергонасыщенных соединений-сильнейших окислителей и восстановителей. Позже все большее внимание стало уделяться твердым источникам (аккумуляторам) разл. газов-кислорода (см. Пиротехнические источники газов), водорода (см. Водородная энергетика), фтора и др.-для топливных элементов, газовых лазеров, систем жизнеобеспечения космич. станций и кораблей. [c.211]

ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, устройства, вырабатывающие электрич. энергию за счет энергии окислит.-восстановит р-ций жидких или газообразных реагентов, непрерывно поступающих к электродам извне. Являюt я химическими источниками тока непрерывного действия. На электродах [c.609]

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. Ско()ость 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. Для снятия цольт-амперной ха акгер11стики, которая определяет работоспособность химического источника тока при изменении токовой нагру.зки, требуется провести разряд элемента при плотности тока 10, 20, 40, 60, 80, 100 к/м . Продолжительность разряда при каждом токе 10 мин. [c.259]