Топливные элементы материал электродов

В тех случаях, когда материал электронного проводника электрода оказывает существенное влияние на характеристики ХИТ, целесообразно его указывать (в скобках, рядом с формулой активного вещества) в обозначении электрохимической системы. Например, обозначение кислородно-водородного топливного элемента с платиновыми электродами-катализаторами запишется [c.41]

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]

Разработка топливного элемента в фирме Юнион карбайд уже была подробно описана. Характеристики водородного и кислородного угольных электродов достаточно известны из материала предыдущих глав. [c.422]

Изучение хемосорбции на электродах — более сложная задач , чем исследование хемосорбции газа на металле, так как появляются осложнения, связанные с наличием растворителя и специфической адсорбции ионов. Основные представления можно перенести из одной области в другую, но методика эксперимента изменяется в общем коренным образом. Современные представления о хемосорбции на электроде по сравнению с хемосорбцией вообще разработаны относительно слабо изучалась в основном хемосорбция водорода и кислорода на электродах платиновой группы (обзоры работ по адсорбции водорода опубликованы Фрумкиным [3] и Брайтером [4]). Абсорбция водорода палладием здесь не будет рассматриваться, так как этот вопрос не является существенным для понимания последующего материала. Однако эта проблема весьма важна при исследовании перенапряжения водорода. Возможно, она приобретет и практическую значимость при конструировании диффузного водородного электрода для топливных элементов. Здесь можно воспользоваться подробным обзором Фрумкина [3]. [c.270]

Усовершенствование топливного элемента во многом зависит от успехов в области получения электродов высокой активности. Далеко не всякий материал пригоден для таких электродов. Ускорить реакции в топливном элементе можно только с помощью электродов, обладающих высокими каталитическими свойствами. Материалом для таких электродов могут служить металлы переходных групп, например никель, или металлы группы платины, [c.101]

Все водородно-кислородные топливные элементы с жидким электролитом работают почти исключительно на растворах щелочей. Эти электролиты имеют определенные недостатки. Прежде всего, при продувании воздуха они способны карбонизироваться. Кроме того, потенциал положительного электрода, даже когда от элемента не отбирается ток, оказывается меньшим, чем обратимый потенциал кислородного электрода в данных условиях. Это объясняется тем, что восстановление кислорода в щелочных растворах может приводить к образованию не воды, а перекиси водорода с соответствующим уменьшением потенциала электрода и числа электронов, участвующих в реакции. Материал электрода должен поэтому обладать каталитической способностью к разрушению перекиси водорода. [c.495]

Процессы электроокисления органических веществ изучены в значительно меньшей степени, чем реакции их катодного восстановления. Лишь за последние годы в связи с использованием органических веществ как горючего в топливных элементах эта область электрохимической кинетики стала интенсивно разрабатываться. Полученные данные указывают на то, что, как и в реакциях электровосстановления, здесь большую роль играет материал электрода. Так, например, электроокисление ряда органических веществ, в частности низших спиртов, на металлах первой электрохимической группы (платина, никель) совершается по диссоциативному механизму с отщеплением водорода (дегидрогенизаций) и образованием радикала [c.474]

В пористых электродах современных топливных элементов, использующих газообразные активные вещества, например водород и кислород, осуществляется весьма сложная совокупность процессов. В общих чертах эти процессы можно представить следующим образом. Газ по системе пор проникает внутрь электрода, растворяется в пленке электролита, покрывающей поверхность пор, диффундирует сквозь пленку к твердой поверхности электрода и на ней принимает участие в собственно электрохимическом процессе. Продукты этого процесса в жидкой фазе диффундируют из электрода наружу. Для эффективной работы электрода необходимо создание условий, достаточно благоприятных для протекания всех последовательных стадий процесса. Поскольку природа этих стадий различна, возникает весьма противоречивая ситуация, разрешаемая лишь более или менее компромиссно по отношению к отдельным стадиям процесса. Пористый электрод, работающий на газообразном активном веществе, выполняет одновременно несколько технологических функций. Это приводит к существенным трудностям при выборе материала, создании оптимальной структуры и рациональной конструкции электрода. [c.161]

Решение конкретных задач, таких, например, как поиск материала электродов для топливных элементов и других источников тока, для амперометрических определений, способствовало детальному изучению электрохимических свойств разных мате- [c.5]

Есть и другой тип — высокотемпературные элементы. В них вместо водного раствора электролитом служит расплавленный или твердый проводник, в котором ток переносят не электроны, а заряженные атомы или группы атомов. Подобные элементы рассчитаны на работу при 600—900 °С. При таких относительно высоких температурах электрохимические реакции идут быстрее и подобрать материал электродов довольно просто. У высокотемпературных элементов есть важное преимущество. В них можно использовать более широкий круг горючих, в том числе особенно перспективное горючее — окись углерода в виде генераторного газа. Он будет окисляться на отрицательном электроде в углекислоту, которую можно затем использовать для газификации твердого топлива и получения из него новых порций генераторного газа. Топливо при этом подогревается избыточным теплом, выделяющимся при работе элемента. Такой круговой процесс позволяет использовать в топливном элементе. [c.140]

В подавляющем большинстве ТЭ электрохимические реакции протекают на поверхности индиферентных электродов. Конструкции электродов должны обеспечить приемлемые для техники скорости подвода реагентов, самой реакции и отвода тока. Большинство электрохимических процессов в топливных элементах протекает сравнительно медленно. Для получения удовлетворительных плотностей тока из расчета на габариты электродов применяют пористые электроды. Благодаря их большой развитой поверхности можно снять с электродов ток значительной величины при малых плотностях тока на истинной работающей поверхности. Кроме того, желательно, чтобы материал электродов каталитически воздействовал на скорость протекающей реакции. Для этого, кроме химического состава электродов, важна структура их поверхности. Для топливных элементов, работающих при повышенных температурах (200 °С и более), вопрос несколько упрощается, так как скорость реакции возрастает с температурой. [c.438]

Топливным элементом называется гальванический элемент, в котором в качестве активного материала отрицательного электрода используется либо природное топливо (например, природный газ, содержащий углеводороды), либо вещество, которое легко может быть получено из природного топлива (водород, окись углерода, генераторный газ, водяной газ и т. д.). Активным материалом положительного электрода чаще всего служит кислород из воздуха или чистый кислород. Общая токообразующая реакция сводится к окислению топлива, т. е. аналогична обычной реакции горения топлива в тепловых машинах однако в отличие от тепловой машины в топливном элементе окисление топлива и восстановление кислорода происходит электрохимиче ским путем на разных электродах и энергия реакции выделяется непосредственно в виде электрической энергии. [c.216]

В настоящее время в топливных элементах, работающих с водными растворами электролита и при температурах, не превышающих 200° С, в качестве активного материала отрицательного электрода (т. е. в качестве топлива ) применяется в основном водород. Попытки непосредственного применения в этих условиях других видов топлива (например, углеводородов, окиси углерода и т. п.) не привели к реальным результатам, так как электрохимическое окисление этих веществ на инертных электродах в водных растворах при невысоких температурах протекает лишь с ничтожной скоростью. [c.236]

Таким образом, в проведенных опытах не удалось осуществить электрохимически активную реакцию окисления водорода и окиси углерода. Очевидно, что для осуществления принципа газового анода, как и для систем топливных элементов, непременным условием должна быть каталитическая активность материала электрода к анодной реакции окисления газа в процессе разряда анионов. [c.45]

В основе работы топливного элемента лежит реакция окисления какого-то горючего материала (топлива), окислителем большей частью служат чистый кислород или воздух, реже — хлор и другие вещества. В качестве горючего стремятся найти возможность использования природного материала (природного газа, угля) или веществ, получаемых искусственно (водорода, окиси углерода, пропана, метанола, гидразина и др.). Горючее и окислитель в виде газа или жидкости непрерывно поступают на соответствующие электроды, а материал электрода большей частью, не расходуется, чем обеспечивается возможность непрерывного проведения процесса. [c.592]

При исследовании работы пористых электродов, например, в топливных элементах или в других электрохимических установках с пористыми электродами, требуется определять распределение интенсивности электрохимического процесса по толщине пористого электрода. Необходимо также находить эффективность использования внутренней поверхности пор при разных характерах электрохимической кинетики процесса в зависимости от величины внешней поляризации и различных параметров пористого электрода (различная пористость, влияние сопротивления электролита в порах и сопротивления материала пористого электрода) [1, 2, 3]. [c.20]

В топливных элементах используется множество газов в них используются метан и другие углеводороды. Воздух — наиболее дешевый материал, используемый для окислительного электрода. Ведутся экспериментальные поиски электрода с каталитической поверхностью, так чтобы реакция могла протекать быстро, уменьшая внутреннее сопротивление элемента и удаляя продукты реакции. Некоторые топливные элементы работают эффективно при высоких температурах в них в качестве электролита используется расплавленный едкий натр или фосфат натрия. Так как топливные элементы работают с высоким термодинамическим к. п. д., то большое число исследований посвяш ено усовершенствованию элементов, применяемых на практике. [c.440]

Основной недостаток системы с твердыми окислами — трудность увеличения их масштабности. Твердые окислы, представляющие смесь окислов кальция и циркония, становятся довольно хорошим ионным проводником при температуре около 982 °С. Однако даже при таких температурах необходимо использовать очень тонкие электролиты для сведения к минимуму потерь, связанных с внутренним сопротивлением. Указанная смесь представляет собой очень хрупкий материал, из которого трудно изготовить большие листы для использования в устройствах типа рамных фильтров прессов, применяющихся в других системах топливных элементов. Кроме того, при указанной высокой температуре трудно обеспечить хорошие уплотнения и достаточно прочное присоединение твердого электролита к электродам. [c.241]

Большой теоретич. и экономич. интерес представляет создание топливных элементов. Как показывают расчеты по ур-нию Гиббса — Гельмгольца, для нек-рых реакций окисления топлива возможно 100%-ное превращение энергии горения в электрич. энергию. Однако нри применении термодинамич. расчетов предполагается осуществление реакций в топливном элементе в равновесных условиях, тогда как в действительности этп процессы протекают с низкими скоростями, что ограничивает кпд топливных элементов. Чтобы увеличить разрядные токи топливных элементов, используют электроды с развитыми поверхностями и стремятся различными способами ускорить электрохимич. реакции, подбирая материал электрода, состав электролита, повышая темп-ру и т. д. Исследование электродных процессов на электродах-катализаторах составляет предмет новой области науки — электрокатализа. Развитие электрокатализа во многом обязано быстрым темпам работ по созданию топливных элементов. Хотя проблема топливного элемента была выдвинута еще в прошлом веке, практич. успехи в ее разработке были достигнуты лпшь после второй мировой войны. [c.326]

В гидрофобизированных электродах, разработанных Л. Нидрахом и X. Элфордом, оптимальное распределение газа и жидкости в пористом теле достигается введением в него гидрофобных материалов (рис. 122,6). В качестве материала таких электродов используют высокодисперсные платиновые металлы в чистом виде пли на носителе (карбидах металлов, угле и т. п.). В качестве гидрофобизатора и одновременно связующего вещества применяют фторопласт или полиэтилен. Гидрофобизированный катализатор наносится на металлическую сетку или на пористую подложку из угля, пластмассы или других материалов. Запорным слоем электродов служит мелкопористая гидрофильная подложка или более гидрофильный наружный слой катализатора. Для гидрофобизированных электродов характерно постепенное увеличение степени гидро-фобности по мере перехода от электролита к газу. Гидрофобизированные электроды тоньше и легче, чем гидрофильные, поэтому их применение позволяет повысить удельную мощность топливного элемента. Кроме того, эти электроды могут работать практически при отсутствии перепада давления газа. [c.238]

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]

Получают 1П2О3 прокаливанием нитрата или гидроксида 1п, в виде пленок распылением индия в присут. О2, термич. разложением паров ацетилацетоната 1п и др. 1п20э основа прозрачных электропроводящих пленок (обычно легированных 8п02) на стекле, слюде, лавсане и др. материалах, используемых для изготовления жидкокристаллич, дисплеев, электродов фотопроводящих элементов, высокотемпературных топливных элементов, резисторов и др., в смеси с AgO материал электрич. контактов в радиотехнике и электронике компонент шихты спец. стекол, поглощающих тепловые нейтроны перспективный полупроводниковый материал. [c.231]

В стекольной пром-сти П. с добавками Rh и 1г-осн. конструкц. материал стекловаренных печей для произ-ва оптич. стекла. Из сплавов с Rh и Аи изготовляют фильеры для получения стекловолокна, а также футеровку для печей, краски для керамики и стекла. П. применяют в качестве материала высокотемпературных термопар и термометров сопротивления, электродов при электролизе, для изготовления лаб. посуды и оборудования, в зубоврачебном деле. Сравнительно новые области применения П.-изготовление катализаторов для топливных элементов, создание противоопухолевых препаратов [1/ис-Р1(ЫНз)2С12], произ-во контейнеров для радиоизотопных генераторов. [c.569]

НО и все другие топливные элементы, так же как и животные, предварительно так подготавливают топливо, что в конечном счете между собой реагирует активированный водород и кислородный комплекс. При этом как топливные элементы, так и ткани животных накапливают более или менее большой запас активированного материала, в частности кислорода н водорода, чтобы в любой момент быть готовым к реакции. Только в ДСК-электродах эти высокоактивные реагенты накапливаются в количестве, пригодном для многочасовой работы. Живые организмы для этого используют жиры, которые представляют собой концентрированное, всегда готовое к употреблению топливо. Впечатляющий пример из органического мира представляют собой колибри, которые могут без пищи пересечь океан. Не кажется невероятным, что в технике топливных элементов люди воспримут методы природы и будут накапливать топливо в форме органических соединений. Как предварительный опыт в этом направлении можно рассматривать работу жидкостнбгх топливных элементов с легко дегидрируемыми богатыми водородом жидкими видами топлива, как, например, этиленгликоль (см. разд. 1.8 и 7.2). [c.475]

Второй этап связан с развитием в 60—70-х годах работ по созданию топливных элементов. Развитие теории капиллярного равновесия и процессов генерации тока позволило существенно продвинуть вопросы разработки и оптимизации газодиффузион-яых электродов на основе углеродных материалов. Их особенностью являются многослойная конструкция и изменение степени гидрофобности по толщине, а именно ее возрастание при переходе от электролитной к газовой стороне. Для организации развитой зоны контакта трех фаз — газа, электролита и углеродного катализатора—в зависимости от решаемых задач применяются различные приемы создание перепада давления между газом и электролитом, использование гидрофобных свойств собственно углеродного материала, введение гидрофобизатора. [c.219]

Кроме никелевых пористых электродов в некоторых типах низкотемпературных топливных элементов применяют угольные электроды, активируемые небольшими количествами металлов платиновой группы (например, элементы Кордеша). В угольных электродах необходимое разделение газа и жидкости в объеме рабочего слоя достигается частичной гидрофобизацией углеродного материала. [c.494]

Фиг. 123. Схема СО—Ог (СО — воздух) топливного элемента Кетелаара [11] с полутвердым электролитом типа Баура — Давтяна. Полутвердый электролит состоит из пористого диска из изоляционного материала (глина или К О), в порах которого находится расплав (при температуре около 700° С) электролита. К нему прилегают электроды в виде перфорированных железных листов.

Пластины, отличающиеся большой удельной поверхностью, высокой химической стойкостью и низкими значениями кажущейся плотности, теплопроводности и удельного электросопротивления, используют, например, в качестве электродов топливных элементов или в электролитических процессах , а также используют как теплоизоляцию. В последнем случае для снижения передачи тепла излучением в композицию волокно—связующее вводят, например, чешуйки природного графита . Так, образец материала (крахмал — волокно — графит) диаметром 355,6 и толщиной 25,4 мм после обработки при 1000°С имел рк = 0,272 г/см , Стсж=0,9—1,06 (20°С) и 0,31—0,41 МПа (2340°С) и Я<4,7 Вт/(м-К) (в вакууме, 2100 °С). [c.132]

В зависимости от области рабочих температур различают низкотемпературные (до 150°С), среднетемпературные (170-350°С) и высокотемпературные (500-1100°С) топливные элементы. Давление, при котором находятся рабочие вещества, может быть в пределах 1-100 бар. В качестве электролитов используют кислотные и щелочные растворы или ионообменные мембраны (в низкотемпературных элементах), жидкости, расплавы или пасты (в области средних температур и давлений), ще-лочно-карбонатные расплавы или твердые ионопроводящие материалы (при высоких рабочих температурах). Важное значение имеет также материал электродов. Скорость реакции при использовании обычных металлических электродов очень мала, а поскольку она пропорциональна поверхности электрода, то часто используют пористые электроды из угля или металлокерамики. Для еще больщего повыщения скорости реакции на пористые электроды наносят каталитически активные благородные металлы, в частности платину или палладий. Несмотря на это проблема электродов удовлетворительно решена сегодня только для водородкислородных топливных элементов. Другие представляющие технический интерес вещества (например, газообразные [c.169]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология