химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

льзовании в тех или иных уст-ройствах. Поэтому они могут служить для питания миниатюр-ных приборов и электронных схем. Однако значения удельных емкостей и энергий этих ЭА ниже, чем у ЭА с катодами из неор. ганических материалов.

4.4. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

4.4.1. Серно-натриевые аккумуляторы. В 1967 г. сотрудники фирмы "Форд" (США) сообщили о разработке нового ЭА, в котором окислителем служила сера, восстановителем - натрий, а электролитом - В -алюминат натрия (В -А12 Оэ). Вскоре исследования и разработка нового ЭА развернулись во многих странах мира [42; 45, с. 1012, 1041, 2127; 136, с. 1126-1130; 131; 135, с. 232-236,310-315; 137; 153].

Большой интерес к ЭА объясняется высоким значением теоретической удельной энергии, недефицитностью и невысокой ценой реагентов и исходных компонентов электролита.

Принцип работы и токообразующая реакция. Электрохимическая система ЭА может быть записана в виде

C.Na^slB-AljOalNa.

Интервал рабочих температур 300-350°С. При этих температурах сера, натрий и продукты реакции - сульфиды натрия Na2Sx прих > 3 находятся в расплавленном состоянии. Твердый электролит В-А1203 имеет проводимость по ионам Na + (см. § 1.6).

Токообразующую реакцию можно представить в виде

Разряд

2Na + xS & Na3Sr.

Заряд i х

226

Процесс восстановления серы обычно проводят' до NajS^ При дальнейшем восстановлении образуются продукты (Na2S2, Na2S), которые при температурах 300-350°С находятся в твердом состоянии, что осложняет работу ЭА.

(4.45а)

Na2SS)

5S

Реакция (4.45) протекает минимум через две стадии:

Разряд

+ 2Na ^

(4.456)

5Na2S3.

3Na2S5

Заряд

Разряд + 4Na ^

Заряд

Напряжение разомкнутой цепи заряженного ЭА при рабочих температурах лежит в пределах 2,08-2,07 В.

Электролиты. В серно-натриевом ЭА в основном применяется В-алюминат натрия, используются также натрий-прово-дящие стекла. В последнее время проявляется интерес к другим высокопроводящим электролитам с проводимостью по ионам натрия, например Na3Zr2Si2P012, имеющему проводимость при 300°С о > 20 См"1- м-'[42].

В-Алюминат натрия имеет состав NajO -хА1203. Существуют несколько модификаций этого соединения; две из них Р-А1203 [х = 8+11) и В"-А1203 (х = 3-5-5) представляют интерес для разработчиков ЭА.

Идеальная кристаллографическая структура В-алюмината натрия представляет собой шпинельные блоки, между которыми находятся слои, состоящие из ионов натрия и кислорода. Элементарная ячейка В-А1203 состоит из двух, а ячейка В-А1203 - из трех шпинельных блоков.

Электрическая проводимость поликристаллического В-А1203 (о573 = 3+10 Ом"1 • м"1) значительно ниже проводимости моно-кристаллического В-А12Оэ (о573 = 20+33 Ом"1 • м"1). С увеличением температуры проводимость В-А1203 растет в соответствии с уравнением (1.95) при о0 = 823 Ом"1 • м"1 и ?А = 66 кДж/моль (для монокристаллов В-А1203). Проводимость В-А1203 в 2-5 раз выше. Добавление оксидов лития, магния к Р-А1203 приводит к увеличению проводимости и стабилизации последнего.

Применяемые в настоящее время поликристаллические электролиты имеют о = 10+28 Ом"1 • м"1 при 300-350°С.

Разработка ЭА на первом этапе в значительной мере тормозилась из-за малого ресурса электролита, обусловленного рос227

том электронной проводимости и появлением микротрещин при циклировании. Ресурс удалось значительно повысить (число циклов до 5000-1200, значение суммарного заряда - д0 2000 А- ч/см2) путем тщательной очистки исходных материалов, применением однородных по размеру исходных частиц электро-лита (2-4 мкм) и совершенствованием технологии. Твердые электролиты имеют форму либо тонкостенных (толщиной 1-4 мм) пробирок длиной до 0,6 м, либо тонких дисков.

Технология изготовления включает ряд стадий:

прокаливание при температуре 1200-1400°С смеси а-А1203 с карбонатом натрия с добавкой небольшого количества Li20 (0,7% в массовых долях) или MgO;

формование электролита путем изостатического прессования, экструзии или электрофоретического осаждения из раствора порошка в органическом растворителе,

спекание при температуре 1500-1700°С в герметичном сосуде (для предотвращения улетучивания Na20), изготовленном обычно из MgO.

Положительные электроды. При разряде сера восстанавливается до полисульфидов натрия Na2S5, Na2S3, при заряде происходит электроокисление полисульфидов до серы или полисульфидов с высоким содержанием серы. Процесс на электроде очень сложен, наряду с электрохимическими протекают химические стадии, например 2SJ ?* S2" + 5S.

Элементарная сера не проводит электрический ток. Поэтому она помещается в пористую графитовую матрицу. К концу разряда образуется двухфазная система - жидкая сера и жидкие полисульфиды. При этом сера может изолировать электролит от токоотвода, что приводит к повышению внутреннего сопротивления ЭА. Для предотвращения этого явления обеспечивают тесный контакт пористого графита с электролитом. Кроме того, на поверхность электролита наносят слой, состоящий из смеси войлокообразных глинозема и графита, хорошо смачиваемой

страница 72
< 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
капинос простой shadow brown
купить антирадары beltronics
набор для фондю
качалка детская для улицы

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
(05.12.2016)