рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры
- Раздел Химия
- /
- Топливные элементы
Реферат Курсовая Конспект
Топливные элементы
Топливные элементы - раздел Химия, Тема: Химия как наука и её значение в жизни человека Если Окислитель И Восстановитель Хранятся Вне Элемента И В Процессе Работы По...
Если окислитель и восстановитель хранятся вне элемента и в процессе работы подаются к электродам, которые не расходуются, то элемент может работать длительное время. Такие элементы называют топливными. В топливных элементах химическая энергия восстановителя (топлива) и окислителя, непрерывно и раздельно подаваемых к электродам, непосредственно превращается в электрическую энергию.
В топливных элементах используются жидкие или газообразные восстановители (водород, метанол, гидразин, углеводороды) и окислители (обычно чистый кислород или кислород воздуха).
Рассмотрим работу кислородно-водородной системы с щелочным электролитом. В таком элементе происходит превращение химической энергии реакции окисления водорода Н2 + 1/2O2 ®Н20 в электрическую энергию. К аноду подводится топливо – водород, к катоду – кислород.
В качестве электродов служат мелкопористые металлические или угольные пластины и катализаторы (платиновые металлы). На этих электродах уже при 25-100 °С удается достичь высоких скоростей восстановления кислорода и окисления водорода при относительно невысоких поляризациях.
Если в качестве электродов взяты никелевые пластины, то схема кислородно-водородного топливного элемента записывается следующим образом: Н2, Ni | КОН | Ni, 02. Протекают реакции:
на аноде H2-2e®2H+
на катоде O2+4e®2O2-
2H2 + O2®4H+ +2O2-
Суммированием уравнений анодной и катодной реакций получаем
уравнение токообразующей реакции:
Можно рассчитать Еэ этого топливного элемента:
Топливные элементы такого типа относятся к низкотемпературным. Они имеют ряд достоинств: работают бесшумно, не загрязняют окружающую среду, имеют высокий КПД (приближающийся к 100%). Недостатки: малая скорость электродных реакций, низкая Еэ. Однако природные виды топлива: нефть, природный газ, уголь в низкотемпературных ТЭ не используются. Процесс окисления этих видов топлива может проходить в высокотемпературных условиях при 500°С и выше. Электродные проводники – расплавленные соли (Li2C03 + Na2C03) или твердые оксиды (Zr02 и Y203).
В отличие от гальванических элементов топливные элементы не могут работать без вспомогательных устройств. Для увеличения напряжения и тока элементы соединяют в батареи.
Батарея ТЭ вместе со всеми вспомогательными устройствами составляет электрохимический генератор (ЭХГ), который в свою очередь входит в электрохимическую энергоустановку, которая состоит из блока переработки топлива, инвертора постоянного тока в переменный и устройств использования теплоты либо для теплоснабжения, либо для дополнительной выработки электроэнергии в концевом цикле, состоящей из газовой или паровой турбины, или парогазовой системы. 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 существенно меньше загрязняют окружающую среду. Наиболее разработанные 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 и испытаны электрохимические энергоустановки и электростанции мощностью от 40 кВт до 11 МВт, работающие на природном топливе.
На первых порах эти установки, и прежде всего на основе низкотемпературных ТЭ, будут применяться для автономного энергоснабжения отдельных районов, отдельных островов, поселков, отдельных жилых и промышленных зданий, торговых и спортивных центров и т.д. Позднее по мере их удешевления и увеличения срока службы, они найдут применение и для централизованной генерации электроэнергии. Ожидается, что к 2015 г. они будут генерировать до 10%, а к 2030 г. до 25 – 30% всей электроэнергии.
В последние годы большое внимание уделяется разработке электрохимических энергоустановок для электромобилей, работающих на водороде или метаноле. В настоящее время испытываются несколько демонстрационных электробусов и электромобилей на основе ТЭ с твердополимерными фосфорнокислыми электролитами. Основная задача, стоящая перед разработчиками, – это снижение стоимости и увеличение срока службы энергоустановок.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Тема: Химия как наука и её значение в жизни человека
План... Понятие о материи и движении Химическая форма движения материи Химия и экология Весь окружающий нас многообразный мир вс существующее вокруг нас это материя которая проявляется в двух формах вещества и поля Вещество...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Топливные элементы
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Реклама
Информация в виде рефератов, конспектов, лекций, курсовых и дипломных работ имеют своего автора, которому принадлежат права. Поэтому, прежде чем использовать какую либо информацию с этого сайта, убедитесь, что этим Вы не нарушаете чье либо право.
© copyright 1999 - 2024 allRefs.net. Все права защищены. Страница сгенерирована за: 0.019 сек.
Новости и инфо для студентов