Создание - топливный элемент
Cтраница 3
Для того чтобы широкое использование топливных элементов для железнодорожного и автомобильного транспорта было экономически и технически оправдано, необходимо решить вопрос об использовании в них жидких видов топлива ( не требующих сложных газовых баллонов) и о создании достаточно мощных топливных элементов, работающих с кислородом воздуха в качестве окислителя. [31]
Внимание и интерес к электрохимической кинетике во многом предопределены тем, что она служит теоретической основой для решения многих задач, важных в практическом отношении. Из них назовем проблему создания топливных элементов, в которых химическая энергия непосредственно превращается в электрическую, разработку способов электролитического получения металлов новой техники, применение электрохимических преобразователей, превращающих механические сигналы в электрические и заменяющих полупроводники в области низких, частот. [32]
Внимание и интерес к электрохимической кинетике во многом предопределены тем, что она служит теоретической основой для решения многих задач, важных в практическом отношении. Из них назовем проблему создания топливных элементов, в которых химическая энергия непосредственно превращается в электрическую, разработку способов электролитического получения металлов новой техники, применение электрохимических преобразователей, превращающих механические сигналы в электрические и заменяющих полупроводники в области низких частот. [33]
Многочисленные публикации ( статьи, обзоры, монографии), появившиеся в последние годы, свидетельствуют о все увеличивающемся размахе теоретических исследований в этой области. Не будет преувеличением сказать, что создание топливных элементов не только является следствием больших успехов, которые достигнуты электрохимией за последнее время, но и во многом стимулировало и стимулирует дальнейшее ускоренное развитие ряда разделов электрохимии, а также других смежных отраслей науки. [34]
Кислые электролиты не обладают этими недостатками, но их применение требует подбора электродных материалов с достаточной коррозионной устойчивостью. До сих пор лучшие результаты при создании кислотных топливных элементов были достигнуты с ионообменными мембранами. В элементах этого типа электродами служат тонкие сетки из серебра ( для кислородного электрода) и платины или палладия ( для водородного электрода), а электролитом - тонкая пленка из ионообменной смолы, перенос тока в которой осуществляется практически только одним видом ионов. [35]
 |
Классификация топливных элементов. [36] |
В работах Давтяна [7] ( 1947 г.) была показана возможность увеличения скорости электродных процессов за счет применения катализатора, повышения температуры и давления внутри элемента. С этого времени фронт работы в области создания топливных элементов значительно расширился. [37]
Удовлетворить сочетание всех этих требований довольно трудно и поэтому, несмотря на интенсивные исследования, проводимые в ряде стран, в настоящее время созданы лишь немногие конструкции топливных элементов, пригодные для технического использования. Однако широко поставленные исследовательские и инженерные работы по созданию эффективных топливных элементов, ведущиеся во многих странах мира, создают реальные предпосылки для возможности использования их в различных отраслях техники. [38]
Следует указать на актуальную проблему, вытекающую из возможности проведения реакции в гальваническом элементе, а именно, на проблему превращения химической энергии топлива непосредственно ( без промежуточного перевода в теплоту) в электрическую. Теоретическая возмож ность доведения коэффициента использования топлива до больших величин привлекает к задаче создания топливного элемента большое внимание. [39]
Дальнейшее развитие науки и техники открывает новые области применения метанола. В последние годы метанол начали использовать для производства уксусной кислоты, натриевой соли нитрилотриуксусной кислоты, ведутся разработки по использованию метанола в качестве дешевого горючего по созданию метанольных топливных элементов. [40]
Попытку создания топливного элемента, пригодного для практики, впервые осуществил Павел Николаевич Яблочков. Им были разработаны в 1895 г. элементы с газовыми электродами. Теоретические вопросы, связанные с созданием топливных элементов, изучали многие, крупные зарубежные ученые - Оствальд, Нернст, Грубе и другие и в СССР - Фрумкин и ряд ученых его школы. [41]
Если же предварительно подвергнуть эти малореакционные вещества конверсии в отдельном реакторе, то получающиеся продукты ( в основном Н2) можно использовать и при более низких температурах. Основной идеей при создании топливных элементов было и остается решение проблемы непосредственного преобразования химической энергии в электрическую. Однако топливный элемент можно использовать и как химический реактор, который помимо электрической энергии вырабатывает и ценные химические продукты. [42]
Исследованиями в области топливных элементов занимаются и другие европейские организации. Однако в Европе исследования топливных элементов проводят в меньшем масштабе, и эти исследования в меньшей степени ориентированы на разработку материальной части элементов, чем в США. Особое внимание уделяется вопросам создания дешевых топливных элементов для промышленности. [43]
Применение переносчиков кислорода и топлива в топливных элементах, помимо тех технологических преимуществ, на которые указывалось в начале статьи, позволяет рассчитывать на возможность использования сравнительно малоагрессивных электролитов. Кроме того, благодаря существенному повышению концентрации активных веществ могут быть использованы электродные материалы с умеренной каталитической активностью, обладающие, следовательно, более высокой стойкостью, чем высокоактивные катализаторы. Совокупность этих факторов весьма благоприятна для создания топливных элементов с длительным сроком службы. [44]
Хорошо известно, что в Соединенных Штатах наметились определенные области специального назначения, где топливные элементы как источники энергии будут обладать особыми преимуществами перед тепловыми двигателями. В некоторых случаях, например на космических кораблях и подводных лодках, задача использования воздуха вместо кислорода, связанная с дополнительными трудностями, может не возникнуть, поэтому надеются, что ценный опыт конструирования и испытания более мощных установок можно приобрести до того, как станет необходимым спроектировать топливные элементы, которые будут выпускаться промышленностью и в которых почти наверняка придется использовать воздух вместо кислорода. Надеются, что это подготовит почву для создания топливных элементов прочной конструкции, которые будут нечувствительны к незначительным местным перегревам и другим воздействиям даже с электродами диаметром порядка метра или более и смогут работать на водороде, содержащем значительное количество примесей. [45]
Страницы: 1 2 3 4