Диафрагмы для топливных элементов

Схема действия водородно-кислородного топливного элемента представлена на рис. 10.8. В закрытый сосуд с электролитом, нанример с разбавленной серной кислотой, опущены электроды. Один из них контактирует с молекулярным водородом, другой — с кислородом. Газы отделены друг от друга полупроницаемой диафрагмой. На катоде молекула Нг диссоциирует на два атома, которые, оставляя свои электроны на катоде, переходят в раствор в виде ионов Н+. Водородные ионы проходят через диафрагму. На аноде ионы водорода соединяются с кислородом, образуя воду. При соединении обоих полюсов топливного элемента проводом свободные электроны движутся от катода к аноду и в цепи протекает электрический ток, который направляют потребителю. [c.559]

Диафрагмы для топливных элементов были первым случаем применения фторсодержащих ионообменных мембран в качестве твердых полиэлектролитов (ТПЭ). Затем эту технологию использовали для получения водорода электролизом воды, а в дальнейшем - в описанном выше процессе получения едкой щелочи. В будущем ожидается совершенствование этой технологии. [c.350]

Фторопластовая пленка применяется для изготовления мягких сосудов, тары, защитных чехлов резиновых прокладок, для пазовой электроизоляции и т. п. Пористая пленка используется в качестве диафрагм для элементов топливных генераторов, для отделения тумана агрессивных жидкостей и др. [c.329]

При разделении катодного и анодного пространств гидразин вводится только в анодное отделение. Недостатками указанной схемы являются некоторое усложнение ТЭ, увеличение омических потерь в диафрагме. Разновидностью этого типа ТЭ является ТЭ с матричным электролитом, в частности с асбестовой мембраной, пропитанной раствором КОН. Топливный элемент с матричным электролитом более компактен, чем ТЭ со свободным электролитом. При работе ТЭ с матричным электролитом могут образовываться газовые пузыри между электродами и мембраной, что увеличивает омические потери. Поэтому между мембраной и электродами не должно быть никаких зазоров. [c.132]

Однако основным фактором, влияющим на характеристики топливного элемента такого типа, является недостаточная скорость регенерации промежуточных веществ. Ускорение этих реакций может быть достигнуто увеличением температуры, применением повышенных давлений, но все эти средства связаны с необходимостью затраты энергии, что сильно снижает эффективность всей установки. Вероятно, в результате этого, а также других затруднений (циркуляция электролита, недолговечность диафрагмы) элементы такого типа после испытаний первых лабораторных макетов не получили дальнейшего развития. [c.236]

Прочие конструкции электролизеров. Проведена инженерная проработка биполярных электролизеров для работы под давлением (20—30) 10 Па с пористыми никелевыми анодами и асбестовой диафрагмой [12, 164, 165]. При конструировании электролитической ячейки и электродов, устройств для отвода выделяющихся на электродах газов и подвода воды к работающим поверхностям электродов для восполнения израсходованной на разложение был использован опыт работы по созданию топливных элементов. Пористые электроды непосредственно прилегают к разделяющей диафрагме, что позволяет уменьшить расстояние между электродами устройство ячейки обеспечивает возможность отвода образующихся на электродах газов на обратную сторону пористого электрода. Выделяющиеся газы выводятся из зоны прохождения тока и не приводят к увеличению потерь напряжения на преодоление омического сопротивления электролита и диафрагмы даже при высоких плотностях тока. [c.135]

ТОПЛИВНЫЙ газ 2 — окислитель —элемент 4 — сетки-токоотводы 5 — диафрагма б — насос 7 — адсорбер. [c.93]

Но все эти топливные аноды до тех пор не смогут найти практического применения, пока не будет кислородных катодов, работающих при таких же, как аноды, плотностях тока с небольшой поляризацией и нечувствительных к примесям в кислороде, особенно к составным частям воздуха. Кислородные катоды должны работать при оптимальных для топливных анодов температурах, давлениях газа и значениях pH электролита. Чтобы внутреннее сопротивление элемента было небольшим, нужно, безусловно, отказаться от применения диафрагмы. [c.320]

В настоящее время имеется два основных типа двигателей с системой питания топливом под давлением газа—так называемая система однократного действия, применяемая в аппаратах без регулирования расхода топлива, и система пульсирующей подачи, применяемая в аппаратах с регулировкой подачи топлива и во вспомогательных стартовых ракетах. Система однократного действия представляет собой наиболее простой ракетный двигатель, состоящий только из основных элементов. На рис. 2 дана схема такого двигателя. Он состоит из а) собственно ракетного двигателя, б) разрывной диафрагмы на топливной линии, в) фильтров, г) топливных баков, д) баллонов для сжатого газа, е) регулятора давления и редукционного вентиля, ж) пускового механизма и з) контрольных клапанов на линии давления. В типовом кислотно-анилиновом аппарате имеется регенеративное охлаждение камеры сгорания топливом, а рабочее давление в камере составляет 21 ата. Необходимое давление в топливных баках поддерживается на уровне 29—31 ата, а начальное давление в баллонах с сжатым газом равно 140—210 ата. [c.109]

Со второй половины 1960 г. в США с целью создания диафрагм для топливных элементов, используемых по космической программе, приступили к изучению синтеза фторсодержащих ионообменных мембран. В 1972 г. фирма "Дюпон" выпустила в продажу ионообменные мембраны на основе перфторсульфокислоты под торговой маркой нафион. С этого времени проводится изучение новых фторсодержащих мембран и новых возможностей их применения с использованием таких свойств фторполимеров, как термостойкость, химическая стойкость и кислото-стойкость. [c.336]

Фирма Аллис Чалмерс использует в качестве элек-тролитоносителя асбестовую диафрагму [Л. 7, 32]. Электродами ТЭ Аллис Чалмерс являются пористые никелевые пластины толщиной 0,5—0,75 мм, активированные платиной и палладием на аноде и серебром или платиной на катоде. Электроды прижимаются к асбестовой мембране с помощью электрододержателя. Благодаря применению высокоактивных электродов и тонкой мембраны с малым омическим сопротивлением в ТЭ получены высокие плотности тока. Характеристики ТЭ Аллис Чалмерс являются одними из лучших характеристик водородно-кислородных низкотемпературных ТЭ. Так, при 90 °С и напряжении 0,90 В получена плотность тока 250 мА/см . Топливные элементы могут работать непрерывно 5 000 ч и более. [c.118]

Л. 95—97]. При разработке ЭХГ были использованы плотноупакованные ТЭ, схема которых представлена на рис. 35. Топливный элемент состоит из мембраны и двух биполярных гофрированных электродов. Электроды готовятся из тонкой никелевой или серебряной фольги или из нержавеющей стали. Общая толщина ТЭ 0,5 мм. По одну сторону мембраны подается раствор электролита и гидразина, по другую сторону — раствор электролита и перекиси водорода. Электролитом служил КОН, К2СО3 или Naa Os. Полупроницаемая мембрана служит для разделения гидразина от перекиси водорода и предотвращает их проникновение к противоэлектродам. Подача раствора в узкие зазоры переменного сечения между электродом и диафрагмой обеспечивает высокую скорость конвективного переноса реагентов к электродам, что позволяет применять исходные растворы относительно малой концентрации. Для снижения поляризации электроды активируются катализаторами кобальтовой или никелевой чернью на аноде и серебром на катоде. Для этого катализаторы, полученные химическим осаждением, смешиваются с порошками, повышающими электрическую проводимость, и органическими связками, намазываются на гофрированную фольгу и закрепляются на фольге полимеризацией связки. Топливные элементы работают при плотности тока 60—120 мА/см при [c.146]

Характеристика топливного элемента такого типа определяется как скоростью протекания электрохимических реакций на электродах, так и скоростью химических реакций регенерации промежуточных веществ. В качестве промежуточных окислителей и восстановителей применяются, как правило, неорганические ибны, скорость злекгрох и мических превращений которых велика поэтому сама электрохимическая реакция обычно не лимитирует общей скорости реакции. Некоторые потери в самом топливном элементе возникают в сопротивлении диафрагмы. Последняя находится под воздействием как окисляющих, так и восстанавливающих растворов и должна обладать достаточной толщиной, чтобы не подвергаться быстрому разрущению. Электрическое сопротивление диафрагмы в значительной степени обусловливает снижение напряжения элемента при росте плотности тока. [c.236]

Стоимость энергии, получаемой в ЭХГ, также может быть минимальной при определенных параметрах работы элемента и ЭХГ. Кривые зависимости стоимости электроэнергии от плотности тока гидразинового элемента, концентрации гидразина и щелочи, скорости подачи топливно-электролитного раствора, толщины мембран или защитных слоев и температуры также имеют минимумы. Кольмюллер [75], например, показал, что стоимость энергии, получаемой в кислородно-гидразино-вом элементе, состоящем из анода с никелевым катализатором, катода с серебряным катализатором, и асбестовым защитным слоем, который служит и матрицей для электролита, имеет минимальное значение при определенных концентрациях гидразина, плотности тока и толщине диафрагмы. В элементах с толщиной матрицы 0,18—0,30 мм оптимальными оказались плотности тока 30—50 мА/см . [c.227]

Большой интерес представляют топливные элементы с ионообменными мембранами, в которых наряду с дальнейшей тенденцией к уменьшению толщины электродного блока проявляется стремление упростить операцию удаления воды. Успешно развивается разработка ТЭ с катионообменными мембранами иа основе синтетических перфторированиых полимерных смол. Такая диафрагма обладает свойствами твердого электролита, и поэтому вода как продукт разряда образует отдельную фазу, что упрощает удаление ее из элемента. [c.159]

Ткани для производства полых резино-текстильных изделий, для изделий промышленной техники и широкого потребления. Наряду с хлопковыми и льняными тканями (перкаль, кордпнев и палатка), для аэростатов, дирижаблей, газгольдеров и надувных лодок используют и значительно более прочные ткани из полиамидных (главным образом капроновых) волокон. Для диафрагм, работающих в воздушной среде или в маслах и топливах, применяют ткани хлопковые и капроновые, а также ткани из стекловолокна. Хлопковую ткань ДТ (для топливных диафрагм) изготовляют из крученой пряжи гарнитуровым переплетением и применяют для резино-тканевых элементов, работающих в среде с температурой до 100° С. В качестве текстильной основы диафрагм (до 150° С) используют капроновые ткани 1516 и 1520 для более высоких [c.63]