Паливні елементи водневі - Довідник хіміка 21
Хімія та хімічна технологія
Паливні елементи водневі
Найбільш розроблено нині воднево-кисневий паливний елемент. Цей елемент є герметично закритою камерою з двома пористими (металевими або графітовими) електродами, зануреними в розчин лугу (наприклад, КОН). У камеру безпосередньо до поверхонь електродів подаються газоподібні водень та кисень. При цьому на одному електроді - на аноді - відбувається електрохімічне окиснення водню з одночасною віддачею електронів у зовнішній ланцюг[c.83]
Хімічні ланцюги мають велике практичного значення. Різноманітні хімічні джерела струму – первинні (гальванічні елементи) та вторинні (акумулятори) – являють собою хімічні ланцюги. Розглянутий воднево-кисневий ланцюг є одним з видів так званих паливних елементів. Такі елементи є електрохімічними системами, яких протікає реакція окислення палива або продуктів його переробки (водню, оксиду вуглецю, водяного газу та ін.). Елементи характеризуються високим коефіцієнтом використання палива (70-80%) порівняно з 30-40% теплосилових установок, що виробляють електроенергію. Незважаючи на те, що при створенні топ-[c.488]
Паливні елементи. Воднево-кисневий ланцюг є цікавим прикладом гальванічного елемента, в якому електрична енергія виходить безпосередньо за рахунок енергії горіння. Таке використання горючих матеріалів у принципі набагато економніше, ніж їх спалювання в топках парових котлів або в двигунах внутрішнього згоряння, так як процес горіння протікає в гальванічному елементі в умовах ближчих до оборотних, ніж при звичайному спалюванні. Булозроблено багато спроб надати воднево-кисневого ланцюга технічне здійснення, але вони не дали великого успіху. Головними труднощами є повільність, процесів горіння на електродах і сильна поляризуемість ланцюгів, що перешкоджає відбиранню від них струмів значної сили.[c.388]
Для ефективної роботи паливних елементів використовують каталізатори, які наносять на електрод. Для водневого електрода каталізатором є платинові метали (особливо паладій), а для кисневого електрода - змішані каталізатори З і А1 або Ре, Мп і Ag.[c.224]
Лабораторний макет паливного елемента складається з двох кисневих електродів 1 та одного водневого 2, поміщених у корпус з органічного скла 3. Кожен електрод[c.257]
На цей час створені електрохімічні генератори потужністю від десятків ватів до тисячі кіловат. Питома енергія залежить від виду та кількості запасеного палива в ємностях для зберігання. Вона значно вища за питому енергію гальванічних елементів. Найбільш розроблені киснево-водневі генератори, які застосовуються на космічних кораблях. Вони забезпечують космічний корабель і космонавтів як електроенергією, а й водою, що є продуктом реакції у паливному елементі. Питома енергія цих генераторів становить 400-800 Вт год/кг, а к. п. буд. - 60-70%. Для деяких умов, наприклад, при тривалості польоту космічного корабля близько місяця та потужності до 10 кВт, електрохімічний генератор є найбільш оптимальною енергетичною установкою космічного корабля.[c.363]
Використання водню має великі перспективи. Водень може бути універсальним джерелом енергії, одержуваної як за безпосереднього йогоспалюванні, так і в паливних елементах. Підраховано, що енергетичні витрати на перекачування водню трубопроводами менші, ніж втрати енергії в лініях електропередачі. При згорянні водню утворюється лише вода та атмосфера залишається чистою. Водень з успіхом може бути використаний як паливо для автотранспорту та в авіації. В даний час розробляються різні варіанти водневої[c.467]
Вивчений нами вперше електрокаталіз кисневої реакції на електродах на основі промотованого ультрадисперсного алмазу УДА показав перспективи використання УДА в електрокаталізі та нові області застосування цього наноматеріалу, а саме в якості вуглецевого носія для електрокаталізатора як кисневого, так і водневого електродів паливного елемента в електрохімічних електросинтез і т.д. Особливості УДА, що забезпечують ці перспективи його використання, можна сформулювати так[c.94]
Чи зміниться як е. д. с. воднево-кисневого паливного елемента зі зростанням зовнішнього тиску Чому[c.66]
Останніми роками розроблено нікель-водневі акумулятори, у яких негативним електродом є водневий, аналогічний електроду паливного елемента. При заряді акумулятора водень збирається балон, при розряді витрачається з цього балона. Такі акумулятори мають високу питому енергію (50—70 Вт-ч/кг).[c.416]
Паливні елементи. Для безпосереднього перетворення теплової енергії згоряння палива на електричну служать паливні елементи. Паливний елемент працює завдяки безперервно що надходять до нього і розділеним у просторі електролітом окислювача та відновника. Проходячи через пористі електроди, виготовлені із спресованогографіту і контактуючи з електролітом, відновник окислюється, а окислювач відновлюється. Різниця електродних потенціалів визначає напругу елемента. Електроліт може служити розчин кислоти або лугу, розплав солі. Як окислювачі беруть кисень або повітря, а як відновники беруться водень, горючі гази або рідини. Електродні процеси при роботі паливного елемента складаються з двох напівреакцій окисно-відновної реакції. Наприклад, у воднево-кисневому паливному елементі з розчином лугу як електроліт протікають такі процеси[c.683]
Паливні елементи характеризуються е. д. с., напругою, потужністю і к. п. д. е. д. с. елемента можна розрахувати за рівнянням (X. 6). Наприклад, е. д. с. киснево-водневого паливного елемента за стандартних умов дорівнює[c.362]
Киснево-водневий елемент із лужним електролітом — один із найперспективніших сучасних паливних елементів. Його переваги полягають у відносній простоті конструкції, високого ступеня надійності, можливості використовувати гази без спеціального очищення та за низького парціального тиску, включаючи використання атмосферного кисню. Електрохімічний еквівалент кисню значно нижчий, ніж в інших катодних активних матеріалів - 0,298 г/(А-год), а електрохімічний еквівалент водню становить лише 0,038 г/(А-год). Крім того, цей елемент зберігає переваги кращих паливних елементів інших систем безперервність роботи протягом тривалого часу, відсутність шкідливих виділень, високий коефіцієнт використання активних речовин, стабільність напруги в процесі розряду як показник стаціонарності системи.[c.256]
Досить високі характеристики паливних елементівможуть бути досягнуті лише при використанні каталітично активних матеріалів, що прискорюють електродні процеси. Так, найбільш ефективними каталізаторами для водневого та кисневого електро-[c.220]
Принцип роботи найпростішого паливного елемента розглянемо з прикладу воднево-кисневого елемента (рис. 7).[c.188]
У цьому випадку AG = -56,69 ккал/моль і, отже, лише приблизно 11 ккал/моль перетворюється на тепло. Цей приклад показує, що взагалі енергію, що звільняється при горінні природних видів палива, вигідніше безпосередньо перетворювати на електричну, оскільки к. п. д. теплових машин і теплових електростанцій невеликий. Описаний воднево-кисневий елемент є прикладом про паливних елементів. Роботи зі створення таких елементів набули останнім часом широкого розвитку у зв'язку з новими завданнями техніки. У цих елементах паливо та окислювач повинні зберігатися окремо та подаватися до електродів, на яких здійснюються електрохімічні реакції. При цьому елемент може працювати безперервно, якщо до нього підводяться реагенти і відводять продукти реакції, що особливо зручно при використанні рідких і газоподібних речовин. В принципі, замість спалювання вугілля використовувати реакцію С (т) + + О2 (г) = СОа (г) для отримання електричного струму.[c.154]
Схема паливного елемента наведено на рис. 105. Паливний елемент складається з анода 1, катода 3 та іонного провідника 2. До анода підводиться паливо (відновник), в даному прикладі водень, до катода-окислювач, зазвичай чистий кисень або кисень повітря. Між електродами знаходиться іонний провідник, як для киснево-водневого елемента використовується розчин лугу. Схема киснево-водневого паливногоелемента може бути записана у вигляді[c.361]
Принцип роботи найпростішого паливного елемента розглянемо з прикладу воднево-кисневого елемента (рис. 7). В даному випадку використовується наступне рівняння окисно-відновної реакції[c.221]
Визначте ЕРС воднево-кисневого паливного елемента при 298 К[c.428]
Кожному, хто в курсі новин техніки останніх років, відомо, що наші космічні апарати живляться від генераторів електричного струму, які називаються паливними елементами (див. [5]). Несправність саме цих елементів під час польоту одного з космічних кораблів Джеміні викликала загальний неспокій та тривогу. Нині у космічних апаратах використовуються паливні елементи воднево-кисневого типу. Водночас ведуться інтенсивні дослідження щодо створення паливних елементів, що працюють на легких вуглеводнях, і не виключено, що вже найближчим десятиліттям ми станемо свідками їх промислового застосування.[c.300]
У паливних елементах використовуються рідкі або газоподібні відновники (водень, гідразин, метанол, вуглеводні) та окислювачі (кисень та пероксид водню). Розглянемо роботу паливного елемента з прикладу киснево-водневої системи. У такому елементі відбувається перетворення хімічної енергії реакції окислення водню Нг + V2O2 = НгО електричну енергію.[c.361]
При збільшенні тиску водню і хлору потенціал водневого електрода стає більш негативним, потенціал хлорного — більш позитивним. 10.2. Негативний полюс утворює кадмієвий електрод. 10.3. Чим більша іонна сила розчину, тим тонша дифузна частина подвійного шару. 10.4. Зі зростанням зовнішнього тиску е. д. с. воднево-кисневого паливногоелемента, в якому протікає реакція 2Н2-Ю2 = 2Н20 (ж), збільшить / дЕ ] AV[c.108]
За прогнозами низки провідних учених, роль електрохімії в народному господарстві зростатиме. Вважають навіть, що з виснаження запасів природного палива людство вступить у атомно-электрохимическую епоху. Електроенергія, що виробляється атомними електростанціями, використовуватиметься тоді для генерації водню електролізом води, водень замінить природний газ та вуглеводні та застосовуватиметься у воднево-кисневих паливних елементах. Будуть реалізовані практично процеси електролізу води у фотоелектрохімічних системах, що перетворюють сонячну енергію. Зросте роль хімічних джерел струму, питомі характеристики яких буде примножено. Електрохімія, стане основою багатьох економічних і екологічно чистих технологічних процесів, а розроблені електрохімікам методи назавжди покінчать із проблемою корозії. Вчені пізнають природу електрохімічних процесів у живому орг ч із.ме і поставлять досягнення біоелектрохчмін на службу людству.[c.286]
Розрахуйте ЕРС воднево-кисневого паливного елемента при 298 К і відносних парціальних тисках водню і кисню /)(v, = Рі, = Ю. ()н[)еделнте теоретично можливі кількості електроенергії, енергії та питомої енергії на одиницю маси водню кисню, яке можна нолучить ) в цьому елементі, якщо маса кисню дорівнює 32 i-, а водню 4 р. Відпет 1,275 4/- 492,15 кДж і 13,75 кДж/р.[c.428]
Визначте, 1 ите ЕРС воднево-кисневого паливного елемента нри 298 К н відносних нарціальпих тисках водню і кисню, рівних ро, =[c.428]
Дивитися сторінки де згадується термінПаливні елементи водневі :[c.221] [c.39] [c.237] [c.220] [c.379][c.457] [c.413] Водень властивості, отримання, зберігання, транспортування, застосування (1989) - [c.533, c.534]