химический каталог




Курс общей химии

Автор Э.И.Мингулина, Г. Н.Масленникова, Н.В.Коровин, Э.Л.Филиппов

нов ОН" от катода к аноду. Суммированием уравнений анодной и катодной реакций получаем уравнение токообразующей реакции: Н2 + V2O2 = Н20. В результате протекания этой реакции в цепи генерируется постоянный ток и химическая энергия непосредственно превращается в электрическую.

Топливные элементы характеризуются ЭДС, напряжением, мощностью и КПД. ЭДС элемента можно рассчитать по уравнению (VII.3). Например, ЭДС кислородно-водородного топливного элемента при стандартных условиях равна

?° = — Д"98 _ _ — 237 кДж/моль

~ 2F ~ 2-96,5 кДж/(В-моль) ~~ ' '

где AG§98 — стандартная энергия Гиббса образования воды при 298 К.

Для большинства топливных элементов ЭДС составляет 1,0—1,5 В. Напряжение элементов можно рассчитать по уравнению (XVI.1). Оно возрастает при уменьшении поляризации электродов и омического сопротивления раствора электролита. Снижение поляризации топливного элемента достигается применением катализаторов, увеличением поверхности электродов, повышением температуры и концентрации (или давления) реагентов. Для уменьшения омического сопротивления элемента применяют электролиты с высокой электрической проводимостью.

Особую роль в топливных элементах играют электроды, поскольку они определяют электродную поляризацию и соответственно поляризацию элемента. Для увеличения поверхности обычно применяют пористые электроды, изготовленные из мелких порошков металла или угля.

В качестве катализаторов электродов топливных элементов используются металлы платиновой группы, серебро, специально обработанные никель и кобальт и активированный уголь. На этих электродах уже при 25—100 °С удается достичь высоких скоростей восстановления кислорода и окисления таких видов топлива, как водород и гидразин -N2H4, при относительно невысоких поляризациях. Топливные элементы, работающие при таких температурах, называют низкотемпературными. Ионными проводниками в них служат растворы КОН или Н3Р04, а также ионообменные мембраны.

Однако природные виды топлива: нефть, природный газ и особенно уголь окисляются в низкотемпературных топливных элементах с очень малыми скоростями, т. е. практически не окисляются. Процесс электроокисления этих видов топлива значительно ускоряется в высокотемпературных топливных элементах, работающих при 500 °С и выше. В таких элементах, естественно, не могут применяться водные растворы электролитов, поэтому используются или расплавленные соли, или твердые ионные проводники — твердые электролиты, например смесь Zr02 и СаО. Основная проблема в разработке высокотемпературных элементов — это повышение срока их службы.

Обычно природные виды топлива предварительно обрабатывают для получения электрохимически активных веществ. Например, природный газ обрабатывают водяным паром (паровая конверсия) в присутствии катализаторов. В результате конверсии метана получают газы, содержащие водород, который затем направляется в топливный элемент:

СН4 + Н20 = СО -f- зн2 СО + Н20 = со2 -ь н2

В отличие от гальванических топливные элементы не могут работать без вспомогательных устройств. Для увеличения напряжения и тока элементы соединяют в батареи. При обеспечении непрерывной работы батареи топливных элементов необходимы устройства для подвода реагентов, отвода продуктов реакции и теплоты и др. Установка, состоящая из батарей топливных элементов, систем хранения, обработки и подвода топлива и окислителя, отвода из элементов продуктов реакции, поддержания и регулирования температуры в элементах, а также преобразования тока и напряжения, получила название электрохимической энергоустановки. Уже созданы электрохимические энергоустановки мощностью от десятков ватт до тысяч киловатт. Электрохимические энергоустановки обеспечивают прямое преобразование химической энергии в электрическую и имеют более высокий КПД (примерно в 1,5—2,0 раза) по сравнению с тепловыми машинами. Кроме того, они меньше загрязняют окружающую среду. Наиболее разработаны кислородно-водородные энергоустановки, которые уже применяются на космических кораблях. Они обеспечивают космический корабль и космонавтов не только электроэнергией, но и водой, которая является продуктом реакции в топливном элементе. Удельная энергия

этих установок составляет 400—800 Вт-ч/кг, а КПД — 60—70 %.

Построены первые электрохимические электростанции мощностью до 5 МВт, работающие на природном топливе и предназначенные для выравнивания графика нагрузок в энергосетях.

Для широкого применения электрохимических энергоустановок необходимо снизить их стоимость и увеличить срок службы.

Аккумуляторы. Устройства, в которых электрическая энергия превращается в химическую, а химическая — снова в электрическую, называют аккумуляторами. В аккумуляторах под воздействием внешнего источника тока накапливается (аккумулируется) химическая энергия, которая затем переходит в электрическую энергию. Процессы накопления химической энергии получили название заряда аккумуляторов, процессы превращения химической энергии в электрическую — разряда аккумулятора. П

страница 194
< 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 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210

Скачать книгу "Курс общей химии" (2.81Mb)


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

 

 

Реклама
картинки букет невесты розовый
Рекомендуем компанию Ренесанс - лестницы для дома кованые - качественно и быстро!
купить кресло престиж
Предлагаем приобрести в КНС Нева Canon DR M140 предоставив доставку по Санкт-Петербургу

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
(11.12.2016)