химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

ементов непрерывно улучшаются. Так, за 15 лет плотность тока возросла в 4 раза (рис. 2.11), а плотность мощности в 6 раз.

газораспре?ис- 'Л. Улучшение характеристик ТЭ РКЭ по годам (134]

87

Анализ хода разработок, накопленного опыта и научного задела позволяет прогнозировать, что к началу 90-х годов плотность мощности ТЭ достигнет 1,2-1,5 кВт/м2, ресурс - более 40 000 ч при темпе падения напряжения около 4 мкВ/ч и менее.

g

К ОСНОЕНЫМ проблемам, которые предстоит решать, относятся; уменьшение потерь электролита, снижение скорости коррозии анода, повышение стойкости к термическим ударам.

2.5.3. Топливные элементы с твердым оксидным электролц. том (ТЭТОЭ). Элементы с расплавленными карбонатным^ электролитами требуют введения С02 в воздух, подаваемый нд катод ТЭ, расплавленные соли корроэионно-активны и не очещ устойчивы. Этих недостатков лишены ТЭ с твердым оксидны^ электролитом (ТЭТОЭ). Кроме того, последние менее чувстви. тельны к соединения серы, чем ТЭРКЭ, более компактны. Разработка ТЭТОЭ ведется в США (фирма "Вестингауз" и др.), Японии, СССР (Институт Электрохимии Уральского отделения АН СССР), Франции и в других странах.

Электролиты ТЭ. Приемлемыми значениями электри. ческой проводимости при температуре 1000 К обладают оксиды циркония и иттрия(Zr02)o,9 (Y2°3)o,l (°1273 = 10 * 14 Ом"1- м-1) и оксиды циркония и скандия (ZrO2)09 (8с203)од (о1273 = 34 Ом~*х х м*1) [9]. Однако оксиды скандия значительно дороже оксидов иттрия. По этой же причине не используются электролиты, содержащие оксиды иттербия и неодима. Обычно применяются электролиты толщиной 0,3-0,5 мм, однако имеются сообщения об использовании электролита толщиной 150 мкм [97, с. 165-168].

А н о д ы. На аноде протекают реакции:

Н2 + Ог--2е- = Н20, (239)

. СО + 02--2е- = С02. (2-4°)

Кроме того, возможны побочные реакции, например (2.34) и (2.37). Анодами служат пористый никель, кобальт, медь или сплавы никеля с кобальтом [35; 66; 97; 102]. Для повышения устойчивости никель и его сплавы стабилизируют диоксидом циркония [97, с. 11-14; 105, с. 431-437; 106]. Толщина электродов обычно 100-200 мкм.

Как показали наши исследования, поляризационное сопротивление электрода при использовании СО примерно в 4 раза выше, чем при использовании Н2.

Катоды. На катоде ТЭ идет восстановление кислорода:

02+4е--2 0:!-. (2.41)

88

В качестве катодов ТЭ нашли применение оксидные полупроводниковые соединения [9; 66," с. 288-290; 105, с. 439-442]; к06альтиты (ЬаСо03,РгСо03),манганиты(ЬаМп03, СаМп03), хромиты (LaCr03, PrCr03); кобальтиты, манганиты и хромиты нескольких металлов, например Ьа^Са^СоОз, La^Sr^CoO^ где О -С х < 1; оксиды индия и олова и др. Эти соединения при температуре 1000°С имеют приемлемую электрическую проводимость, например проводимость Lao sSr0]2CoO3 составляет более 10s Ом"1 • м _1 [42]. Предложены также смешанные оксиды лантана, стронция, церия, марганца, кобальта и других металлов [40]. Толщина катодов обычно 150-200 мкм. Процесс на активных катализаторах кислородного электрода лимитируется, в основном, диффузией.

Материалы коммутации элементов. Выбор материала для коммутации элементов осложняется разностью значений коэффициентов расширения материалов, а также изменением характера газовой среды при переходе от анода к катоду и другими причинами. Для коммутации ТЭ предложены смешанные хромиты, диоксид титана, жаростойкие металлические сплавы [35].

Элементы. Многие фирмы разрабатывают элементы трубчатой конструкции, впервые предложенной фирмой "Вестин-науз". В качестве основы ТЭ служит пористая труба из А1203 или Zr02, стабилизированного оксидом кальция. На рис. 2.12 приведена схема одного из вариантов ТЭ.

Так, фирма "Вестингауз" использует керамическую трубу диаметром 0,01 м, толщиной стенки 10"3 м и длиной 0,25 м. Газопламенным методом наносят на трубу катод из LaMn03, затем

'12 3 4 5 5 7 8

ИС- 2.12. Схема ТЭ с твердооксидным электролитом:

1 - опорная труба (AljO^; 2 - тонкий слой А1203; 3 - топливный электрод; 4 -лектр0лит; 5 — межэлектродная коммутация; в — воздушный электрод; 7 — оксид адюминия;в-№-А1

89

слой твердого электролита и анод из пористого никеля цЛ1) кобальта, стабилизированных Zr02 [106].

Межэлементное соединение обеспечивается электропровод, ной керамикой LaCr03. В другом элементе [105, с. 431—437J вместо LaMn03 на катоде использовался РгСо03 (20-50 г/мЗ) Вольт-амперная кривая элемента имеет линейный характер (рис. 2.3, кривая 5). Характеристики ТЭ приведены в табл. 2.5 (поз. 9). Ресурс батареи из семи элементов, работающих ц8 воздухе в смеси газов: Н2, СО, С02 и Н20, составил 5000 ч, плот, ность мощности достигала 2,4 кВт/м2.

В Электротехнической лаборатории (Япония) также разра-батываются ТЭ трубчатой конструкции [105; 136, с. 827-831]. в качестве основы служит труба из А1203 пористостью 20%, дли. ной 0,7 м, диаметром 0,048 м, с толщиной стенки 4 мм. На трубу методом газопламенного напыления наносится слой топливного электрода из никеля или оксида никеля толщиной 0,08

страница 28
< 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
фотоаппарат напрокат
Рекомендуем компанию Ренесанс - винтовые лестницы деревянные на второй этаж - доставка, монтаж.
стул изо т
В магазине KNSneva.ru Adaptec AFM-700 - в розницу по опту в КНС СПБ !

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
(10.12.2016)