рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Топливные элементы

Топливные элементы - раздел Химия, 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:

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:

Все темы данного раздела:

Состав атомных ядер.
В 1911 г. Резерфорд открыл в ядре протоны (+11р). В 1932г. Д. Чедвик открыл в ядре нейтральную частицу – нейтрон (01n) при реакции:

P +ē → 10n 13156Ba (ē,-) 13155Cs 4823V (ē,-) 4822Ti
  Смещение дочернего элемента влево (на клетку левее), как и при β+ распаде. 5)Спонтанное деление – самопроизвольный распад ядер тяжелых элементов на два и бо

Тема: Периодическое изменение свойств химических элементов
  План: 1. Периодическое изменение физических свойств элементов 2. Периодическое изменение химических свойств элементов   В ряду атомов с посл

Тема: Химическая связь и строение молекул
  План: 1. Понятие о химической связи. Основные типы химической связи. 2. Количественная характеристика химической связи. 3. Квантово-механическое объяснени

Ионная связь
Ионная связь – вид химической связи, осуществляемый за счет электростатического взаимодействия противоположно заряженных ионов. Это связь между атомами с большой разницей ЭО, например, между

Металлическая связь
Для металлов характерно наличие на внешней электронной оболочке небольшого числа валентных электронов (1-3) и значительное число вакантных орбиталей. Поэтому энергетически более выгодно, чтобы элек

Тема: Межмолекулярное взаимодействие
План: 1. Водородная связь, её свойства, значение в природе. 2. Силы Ван- дер- Вальса.- универсальное межмолекулярное взаимодействие (УММВ). Все межмолеку

Химических процессов
  План: 1. Закон сохранения массы вещества и энергии, как две составные части закона сохранения материи. 2. Внутренняя энергия системы. Энтальпия. 3. Термох

Тема Направленность химических реакций
  План: 1. Факторы, определяющие направление протекания химических процессов. Энтропия. 2. Энергия Гиббса и направленность химических реакций. Первое начало

Тема: Скорость химических реакций и химическое равновесие. Равновесие в гетерогенных системах
  План 1.Особенности химических реакций 2.Скорость химических реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Факторы, влияющие на скорость реакций. 3.Химичес

От природы реагирующих веществ
Влияние природы реагирующих веществ определяется их атомным составом, пространственным строением и молекулярными свойствами. Скорость химической реакции определяется скоростью разрыва одних и образ

Тепловому эффекту реакции
В простейшем случае активированный комплекс представляет собой конфигурацию атомов, в которой ослаблены старые связи и образуются новые. При

Влияние концентрации
Чтобы произошла реакция, необходимо столкновение реагирующих частиц (атомов, молекул, ионов), т.е. частицы должны сблизиться друг с другом настолько, чтобы атомы одной из них испытывали бы действие

Влияние температуры на скорость реакции
Скорость химических реакций зависит от числа активных молекул. С ростом температуры число активных молекул увеличивается, а значит, увеличивается скорость химической реакции. В результате изучения

Влияние катализатора на скорость реакции
Вещества, не расходующиеся в результате прохождения химической реакции, но изменяющие ее скорость, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием катал

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ, ЕГО ПРИЗНАКИ
Все химические реакции можно разделить на две группы: необратимые и обратимые реакции. Химические реакции, которые идут в одном направлении, называются необратимыми. При э

На смещение химического равновесия
Влияние изменения концентраций веществ рассмотрим на примере реакции: СН4(г) + 2Н2О(г) СО2(г) +

Влияние изменения давления на смещение химического равновесия
Давление газа есть результат удара его молекул о стенки сосуда, т. е. давление газа тем выше, чем больше молекул заключено в данном объеме газа. Поэтому реакция, протекающая с увеличением числа мол

Химического равновесия
Равновесие подавляющего большинства химических реакций сдвигается при изменении температуры. Фактором, который определяет направление смещения равновесия, является при этом знак теплового эффекта р

Условия химического равновесия в гетерогенных химических реакциях.
Гетерогенными называются химические реакции, протекающие на границе раздела фаз. Когда скорости прямой и обратной гетерогенных реакций становятся равными, то насту

Тема: Электрохимические процессы
  План: 1. Принцип работы гальванического элемента (ХИТ). 2. Электродные потенциалы ,рад напряжений металлов. 3. Концентрационные цепи. Эле

Понятие об электродном потенциале.
Рассмотрим процессы, протекающие при погружении металла в раствор собственных ионов. В узлах кристаллической решетки металла расположены ионы, находящиеся в равновесии со свободными электронами:

Аккумуляторы
Химические источники тока, предназначенные для многократного использования, называются аккумуляторами. Они способны превращать накопленную химическую энергию в электрическую (при разрядке), а элект

Физические свойства металлов.
Из физических свойств металлов следует отметить: высокую электро- и теплопроводность, металлический блеск, твердость, непрозрачность, ковкость, способность к пластической деформации, термоэлектронн

Действие серной кислоты на металлы
Разбавленная серная кислота растворяет только активные металлы, т.е. реакции идут аналогично реакциям с хлороводородной кислотой. В результате реакции образуется соль металла (суль

Действие азотной кислоты на металлы
Азотная кислота, являясь сильным окислителем, действует почти на все металлы (кроме Au, Pt, Ru, Rh, Ir, Os, Ta), превращая их в нитраты, а некоторые – в оксиды (пассивирование металлов). О

Действие щелочей на металлы
Щелочи действуют только на металлы, образующие амфотерные оксиды и гидроксиды. При этом выделяется водород и образуется соль очень слабой кислоты данного металла. Следует отметить, что образование

Fe2O3 + 2Al → Al2O + 2Fe + Q
В техники смесь порошков Fe2O3 и Al называют термитной. Реакция идет с выделением тепла (экзотермичная), значит, может проходить сам

II. Зонная теория кристаллов.
Эта теория объясняет электропроводимость на основе квантовой теории строения кристаллических тел. Химическая связь в металле описывается с позиции ММО. В процессе образования кристалла происходит п

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги