химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

ая энергия тяговых и стартерных ЭА в 1,5-2 раза выше (табл. 4.1). В настоящее время ведутся работы по увеличению удельной энергии ЭА по следующим основным направлениям: снижение толщины решеток; замена свинцовых токоотводов на освинцованные медные, алюминиевые и титановые, оптимизация структуры электродов; уменьшение толщины сепараторов, применение( полимерных моноблоков, оптимизация конструкции электродов [11; 42; 98; 101; 119; 136]. Например, применение освинцованных медных решеток повысит энергию батареи ЭА мощностью 14,4 МВт на 12% [119].

При удельной мощности 10 Вт/кг удельная энергия стационарных аккумуляторов достигает 20-40 Вт • ч/кг, а при удельной энергии 10 Вт • ч/кг удельная мощность ЭА достигает 50-100 Вт/кг. Плотность энергии на единицу площади на земле достигает 96 кВт-.ч/ма [136, с.1091-1096].Коэффициент полезно2G2

го действия зависит от режима заряда и разряда и лежит в пределах 70-80%.

Ресурс ЭА составляет 800-1000 циклов у тяговых и 1000-3000 циклов у стационарных ЭА, срок службы 4-10 лет у тяговых и 10-30 лет у стационарных ЭА. Ведутся исследования по повышению ресурса путем введения добавок (а- - нафтола, фосфорной кислоты), улучшения сепараторов, применения воздушного перемешивания и др. Так, имеется сообщение о ресурсе ЭА с воздушным перемешиванием 5000 циклов при глубине разряда 80% [136, с 1091].

Экономические показатели зависят как от удельных характеристик ЭА, так и от режима разряда. С увеличением времени разряда (уменьшением плотности тока) удельные капитальные затраты на единицу мощности растут, а на единицу энергозапаса падают (рис. 4.4). Удельные затраты на ЭА изменяются из-за Колебаний цен на свинец и другие материалы. Удельные затра203

mi

и,ь

2,0

Рис. 4.5. Зарядные и разрядные кривые никель-цинкового ЭА [Ц]

jc.3 = 0,ZS

т

Разрабатываются никель-железные ЭА с использованием железа высокой степени чистоты и с оптимальной структурой электрода. Удельная энергия новых ЭА достигает 50-56 Вт • ч/кг, КПД - 60-65 % [9, 11* 42].

Разряд Заряд

2№ООН + Zn +

(4.26)

4.2.3. Никель-цинковые ЭЛ. Никель-цинковые ЭА были пред. ложены в 1895 г. Г. Михайловским. Интерес к ним возрос в последние годы в связи с разработкой электромобилей. Сейчас они выпускаются небольшими сериями. Токообразующая реакция в ЭА может быть записана в виде

ZnO + 2Ni(OH)2.

Значение ЭДС равно 1,88 В, напряжение разомкнутой цепи составляет 1,74-1,78 В. В элементе используют электролит, содержащий массовых долей, %: КОН - 30-40 и LiOH - 1. Аккумулятор работает при температурах, близких к комнатным. Зарядные и разрядные кривые ЭА приведены на рис. 4.5 [11]. Как видно, напряжение относительно мало изменяется при разряде, номинальное напряжение равно 1,6 В при рабочей плотности тока около 0,6 кА/м2 [131].

Удельная энергия ЭА при jc= 0,1+0,5 лежит в пределах 50-70 Вт -"ч/кг и 100-150 Вт • ч/м [11; 16], а КПД - 55-60% [42; 131]. Характеристики ЭА приведены в табл. 4.1 и на рис. 4.3 (кривая 3).

Наиболее сложной при разработке ЭА оказалась задача повышения ресурса. Ухудшение характеристик ЭА вызывается отравляющим воздействием цинкат-ионов на положительный электрод, перемещением активной массы цинка, разрушением сепаратора и другими факторами.

206

Для повышения ресурса вместо ламельных применяют метал-локерамические положительные электроды, вводят добавки в раствор (LiOH, К2НР04), в электроды [Са(ОН)2, K2HP04,MgO], используют стабильные сепараторы. Все это позволяет увеличить ресурс до 400 и более циклов [131], а срок службы до трех лет и более. Капитальные затраты на" ЭА оцениваются в 300 марок/(кВт • ч) [42], 100 долл/(кВт ? ч), 50 фунтов ст./(кВт • ч) [120].

4.2.4. Никель-водородные ЭА. Никель-водородные ЭА были предложены в СССР в 1964 г. [129]. Сейчас они разрабатываются во многих странах и выпускаются небольшими сериями [9; 11; 42; 132, с. 286-292].

(4.27)

Токообразующая реакция записывается в виде

Разряд

2№ООН+Н2 3?яд 2Ni(OH)2.

Аккумулятор состоит из металлокерамического оксидно-никелевого электрода, матричного электролита (КОН в асбесте или в титанате калия) и пористого водородного отрицательного электрода с катализатором (платиной 30 г/м2 или скелетным никелем). Батарея ЭА находится в прочном облегченном баллоне (рис. 4.6) из специальной стали, в котором хранится водород, выделяющийся при заряде ЭА. Давление водорода при заряде возрастает обычно до 3,5 МПа, при разряде - уменьшается до 0,4-0,6 МПа. По изменению давления можно судить о степени заряда или разряда ЭА. Возможно хранение водорода в виде гидридов, например LaNisHx или TiFeH2 (см. § 2.7). В этом случае давление в ЭА не превышает 0,6 МПа.

Среднее напряжение при разряде 1,2 В, при заряде 1,5-1,6 В [И]. Плотность разрядного тока может достигать 1 кА/ма. Удельная энергия ЭА 40-75 Вт • ч/кг и 45-80 кВт • ч/м . При использовании гидридного способа хранения удельная объемная энергия может быть увеличена в 1,5 раза. Значения КПД ЭА составляют 60-70%. Аккумулятор имеет высокий ресурс - 1000-2000 циклов при глу

страница 64
< 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
минивэн такси в аэропорт
светодиодные лампы купить интернете
офисные банкетки и скамейки
филип киркоров бишкек билеты

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
(23.03.2017)