химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

К активным катализаторам выделения кислорода относятся кобальт, никель, иридий и их сплавы [14; 22]

Катализаторами выделения кислорода являются также неко.

торые оксиды, шпинели, например NiCc^O,, [19, с. 40-41], перовскиты, например LajNiO^ LaNi03, La0 5 Sr0 5 СоОэ, La„ 8Sr0 2Ni0 2Co0 -0,

[14; 86, c. 258-27, 431^37]. ' '

В табл. 3.5 приведены значения плотностей токов обмена н перенапряжения выделения кислорода на некоторых металлах и оксидах. Как видно, плотности тока обмена на некоторых спла. вах никеля и перовскитах достаточно высокие.

Как и в случае выделения водорода, скорость реакции можно увеличить развитием поверхности электродов и повышением температуры.

Электролизные ячейки. Предложено большое число разновидностей конструкций электролизных ячеек [69]. Все они состоят из анода, катода, диафрагмы и токоотводов. Катализаторы электродов наносятся либо на металлические носители, либо на диафрагмы.

Преобразовав уравнение [1.39], получим

U = Е, + AU0M + Д?к + ДЕА, (3.20)

где ДЕА и АЕК - поляризация анода и катода.

Таблица 3.5. Кинетические характеристики реакции выделения кислорода иа некоторых электродах

Потери напряжения, %, составляют: ДЕА - 43+45, АЕ^ -27*30, AU0M - 30+25.

Напряжение ячейки может быть снижено применением катализаторов, электролитов с небольшим удельным сопротивлением, снижением расстояния между электролитами. Напряжение ячейки растет с увеличением плотности тока

U = E3+ Jr/3„/0 + А + (ЬА + bK)lgJr, (3.21)

гдеАи(Ьд + Ьк) - суммарные кинетические константы реакций выделения водорода и кислорода.

При плотностях тока свыше 2 кА/м2 вольт-амперную кривую можно линеаризовать:

[/ = ?,+ Дэф/Г, (3.22)

гпеКэф,Ом-м,Кэф = AU/AJr.

На рис. 3.2 (область 1) приведены вольт-амперные и энергетические характеристики электролизных ячеек промышленного типа. В зависимости от конструкций ячеек, типа катализаторов и других факторов напряжение ячеек изменяется в очень широких пределах.

Как следует из рис. 3.3, с увеличением плотности тока заметно возрастает плотность мощности теплового потока ячейки. С увеличением температуры напряжение ячейки заметно уменьшается (рис. 3.4). Хотя ЭДС ячейки Е3 с увеличением давления водорода и кислорода растет (2.16), однако из-за снижения газосодержания и других причин рост давления примерно до 1 МПа приводит к уменьшению напряжения, поэтому новые перспективные электролизеры работают при повышенных давлениях и температурах (область 2 рис. 3.2).

Электролизеры. Электролизные ячейки собираются (по биполярному и монополярному типам) в блоки [69]. Кроме блока электролизных ячеек установка включает в себя систему подготовки и подачи воды, циркуляции и фильтрации электролита, сбора газов и конденсации воды и очистки газов от щелочи, контроля и автоматики и систему охлаждения [69]. Выход водорода по току (фарадеевский КПД) в электролизерах составляет 0,98-0,995 и несколько снижается с увеличением давления.

Чистота газов, получаемых в электролизерах, лежит в пределах 99,5-99,7 (Н2) и 98,5-99,5 (02). Характеристики применяемых

165

Jr,M/V

и вновь разрабатываемых электролизеров приведены в табл. 3.6 на основании опубликованных данных.[14; 69; 86; 91; 92, с. 1873-1886; 155; 161; 164; 171].

Как видно, энергозатраты в улучшенных промышленных электролизерах в 1,2-1,3, а во вновь разрабатываемых - в 1,3-1,5 раза меньше энергозатрат в электролизере ФВ-500.

Z Jr,KA-*r'

Рис. 3.3. Зависимость плотности мощности *(? (J) и теплового потока N? (2) от плотности тока ячейки электролизера ФВ-500

Рис. 3.4. Зависимость напряжения электролизных ячеек, работающих при давлении 1 МПа и плотности тока 10 А/м2, от температуры [85]. Материалы катодов: I - гладкий никель; 2 - пористый никель; 3 - никель Рекея; 4 - пористый никель, активированный молибдатами

166

Электролиз в расплавах щелочей. В расплаве щелочей можно проводить электролиз при температурах 573 К и выше. Основные реакции описываются уравнениями (3.13) и (3.18). Кроме того, на электродах могут протекать побочные реакции, приводящие к снижению выхода по току. В качестве электродов используются пористые никелевые электроды, диафрагм -пористые материалы из оксидов алюминия, циркония и др. [95, с.421—436]. Напряжение на электролизере 1,45-1,55 В, расход энергии 3,55-4,3 кВт • ч/мэ. Основной нерешенной проблемой при разработке этих электролизеров остается увеличение их ресурса, включая уменьшение скорости коррозии электродов, мембран, потерь электролита.

167

3.2.3. Электролизеры с твердополимерным электролитов (ТПЭ). Особенностью этих электролизеров является использо. вание ионообменных мембран как электролитов.(CF2-CF2)n - (CF2Электролит. Ионную проводимость и разделение газов могут обеспечивать ионообменные мембраны, в качестве кото-рых в США используются мембрана "нафион", в СССР - мебрана МФ-4СК (см. § 1.6). Состав полимера можно представить форму, лой [72]

cf)mOCF(CF3)OCF2CF2S03Na,

где л = 5+11, m = 6-14.

К достоинствам нафиона относятся высокая химическая устойчивость при повы

страница 52
< 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
inmotion r1
участки в поселках без подряда на новой риге
купить сковороду в интернет магазине недорого в красноярске
москва концерт poets of the fall 2017

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
(26.06.2017)