химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

аноду. Магниевые разделительные панели примыкают к катоду и аноду и служат для подвода реагентов, прокачки теплоносителя и токоотводами. Схема ТЭ приведена на рис. 2.8, характеристика ТЭ - на рис. 2.3 (кривая 2) и в табл. 2.5 (поз.5).

В 80-х годах фирма "Интернейшенел Фюел Селл" (на базе ЮТК и японской фирмы "Тосиба") провела дальнейшее совершенствование ТЭ [170, с. 155-158]. Полимерная матрица была заменена на матрицу из титаната калия со связующим из бутилового каучука, Pt-Pd-катализатор заменен на Pt-катализатор на угольном носителе. При плотности тока 2,8 кА/м2 и температуре 60°С скорость деградации напряжения шестиэлементного модуля не превышала 2 мкВ/ч в течение 1800 ч.

76

77

5-10 раз, ресурс 3 раза, а расход

чалу 70-х годов была достигнута рабочая удельная мощность на единицу площади поверхности и объема электрохимической группы 0,4-1 кВт/м2 и 100-500 кВт/м3, ресурс 5000-10 000 ч. Показана возможность длительной работы (более 10 000 ч) электродов без драгоценных металлов или с применением платины <10 г/м2 или, серебра (на катоде) <0,5 кг/м2. Однако ТЭ с щелочным электролитом долговременно могут работать лишь при использовании чистых водорода и кислорода, что существенно сокращает области их применения. Эти ТЭ могут найти применение в установках, в которых генерируются чистые кислород и водород, например при аккумулировании энергии солнца, ветра, в пиковых энергоустановках. Однако необходимо удешевить эти ТЭ и увеличить их ресурс. Одним из путей снижения их стоимости является исключение использования драгоценных металлов. Анодным катализатором может быть легированный скелетный никель, катодным могут быть шпинели, перовскиты, термооб-работанные металлоорганические комплексы. При этом необ-78 ходимо увеличить напряжение элементов с этими катализаторами до 0,95-1 В при Jr > 1 кА/м2, обеспечить удельную мощность электрохимических групп Ns > 1 KBT/M2,Nv = 500 кВт/м3, увеличить ресурс до 10 • 104 ч. С учетом научного задела, опыта работы 60-х годов, можно полагать, что достижение таких показателей возможно, но для этого потребуется 5-10 лет интенсивной работы ученых и инженеров.

2.4. ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ С КИСЛОТНЫМИ ЭЛЕКТРОЛИТАМИ

2.4.1. Топливные элементы с ионнооб.меннылш мембранами (ИОМ). С целью уменьшения толщины и упрощения ТЭ и всего ЭХГ фирмой "Дженерал Электрик" (США [90, с. 390-395; 27, с 210-217] и в СССР [12] были разработаны ТЭ с ИОМ. В первых ТЭ использовалась катионообменная (с проводимостью по ионам водорода) гетерогенная мембрана на основе сульфированного полистирола. Элемент состоял из ИОМ, на которую наносились катализаторы (платина и палладий). К мембране прижимались токосъемники - платинированные, платиновые или титановые сетки. Вода отводилась от кислородного электрода с помощью фитилей. Элемент работал при температуре 38°С и обеспечивал плотность тока 320 А/м2 при напряжении 0,8 В и 700 А/м2 при напряжении 0,7 В. На основе этих ТЭ были созданы ХГ мощностью 0,6-1 кВт, которые обеспечивали энергией Космический корабль "Джемини". Однако ресурс первых ТЭ

79

был невелик (1000-2000 ч) из-за нестабильности мембраны, особенно при повышенных температурах. Фирмой "Дюпон" была разработана более стабильная ИОМ "Нафион" (см. § 1.6), на базе которой были созданы усовершенствованные ТЭ [27, с. 210-217; 90, с. 390-395], рабочая температура увеличилась до 82°С. Имеют-ся сообщения об испытаниях ТЭ даже при температурах выше 100°С [9, 12]. Элемент состоит из ИОМ, к которой с двух сторон прижимаются золоченные сетки с платиновым катализатором (40-240 г/м2 на катоде и 20-220 г/м2 на аноде). Плотность тока при длительной работе 1,1-1,3 кА/м2, кратковременной - 2,8-3,0 кА/м2. Ресурс ТЭ более 34 000 ч. На базе ТЭ с ИОМ разработаны ЭХГ космического назначения мощностью 2-5 кВт, с удельной мощностью до 130 Вт/кг и КПД 50-70%.

В СССР на базе ИОМ МФ-4СК [38] создано несколько вариантов ТЭ [12]. На ИОМ наносится платиновая чернь (10 г/м2), к мембране прижимаются гидрофобизированные угольные электроды с массовой долей фторопласта 20%, толщиной 0,7-1 мм. В катоды дополнительно вводится платина (40 г/м2). Напряжение ТЭ при температуре 85°С, давлении 0,3 МПа и плотности TOKSL 0,5-1,0 кА/м2 составляет 0,8-0,7 В. На основе этих ТЭ были раз-В работаны, испытаны кислородно-водородные ЭЭУ мощностыоИ 35 Вт и 1 кВт, а также воздушно-водородные портативные ЭЭУШ мощностью 20 Вт.

Следует, однако, отметить, что из-за высокой стоимости ИОМ и больших расходов платины стоимость ТЭ относительно высо- , ка. Оценки показывают, что только стоимость основных мате- • риалов ТЭ превышает 1000 руб/кВт. Поэтому ТЭ с ИОМ пока могут найти применение лишь для специальных целей.

2.4.2. ТЭ с сернокислым электролитом. В ТЭ с кислотным электролитом можно использовать воздух и продукты конвер-сиии природного топлива без очистки от диоксида углерода. Поэтому давно велись исследования ТЭ с сернокислыми электролитами, так как H2S04 доступна, а ее растворы имеют высокую электрическую проводимость и устойчивость. Наибольших у

страница 25
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

Скачать книгу "Электрохимическая энергетика" (2.11Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кресло компьютерное престиж
Компания Ренессанс лестница деревянная винтовая - качественно и быстро!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(30.04.2017)