Cтраница 1
Винзеля Топливные элементы по существу является вторым, несколько переработанным и значительно расширенным изданием упомянутой выше книги. Если в первом издании рассматривался только один эльктрод топливного элемента ( все остальные вопросы, связанные с работой топливного элемента, излагались попутно), то настоящая книга написана уже в ином плане - она посвящается всей проблеме топливных элементов в целом. [1]
Винзеля, равно как и первая, окажется полезной для научных и инженерно-технических работников разных специальностей, интересующихся проблемой топливных элементов. [2]
Винзеля [7] является водородным диффузионным электродом. Он состоит из опорного скелета, в основном из карбонильного никеля, в котор. Электрохимическое поведение этого электрода по отношению к водороду определяется катализатором Ренея, который распределен на внутренней поверхности пористого электрода в виде отдельных участков. Аубри [8] первыми нашли, что на порошке никеля Ренея устанавливается обратимый водородный потенциал. При получении никеля Ренея путем растворения алюминия из сплава Ni - А1 при помощи щелочного раствора [9] получается никель с сильно неупорядоченной кристаллической структурой, содержащей большое количество водорода в атомарной форме. Этот водород относительно легко подвижен и способен к обмену, так что никель Ренея, находящийся в контакте с двумя фазами, содержащими водород, может установить между ними равновесие. На этом основывается каталитическое действие никеля Ренея на реакции гидрирования. [3]
Винзель [4] предложили элемент для электрохимического обогащения тяжелой воды, в котором совершенно устраняется двойная потеря энергии на кислородном электроде. Этот элемент состоит из водородного анода и водородного катода. К аноду подводится подлежащий обогащению газ. Газ электрохимически растворяется, причем одновременно на катоде выделяется такое же количество бедного дейтерием водорода. Схема этого элемента приведена на фиг. В качестве обоих электродов могут использоваться никелевые ДСК-электроды. [4]
Юсти и Винзель [37] сформулировали положение о трехфазной границе, согласно которому ток генерируется в той области, где имеется прямой контакт твердого катализатора, газа и раствора электролита. Затем вводится величина NM ( P) - число менисков жидкости, приходящихся на 1 см2 геометрической поверхности электрода. Тогда полный ток, снимаемый с электрода, будет равен J Nm ( p) / ( л) - Поры считаются соединенными параллельно при одинаковом значении поляризации. Поперечное сечение электролита считается не зависящим от давления. Величина Nm ( p) в [37] не вычисляется, так что зависимость электрохимической активности от р остается не выясненной. [5]
Поэтому Фильштих и Винзель [4] предложили элемент для электрохимического обогащения тяжелой воды, в котором совершенно устраняется двойная потеря энергии на кислородном электроде. Этот элемент состоит из водородного анода и водородного катода. К аноду подводится подлежащий обогащению газ. Газ электрохимически растворяется, причем одновременно на катоде выделяется такое же количество бедного дейтерием водорода. Схема этого элемента приведена на фиг. В качестве обоих электродов могут использоваться никелевые ДСК-электроды. [6]
Напротив, Юсти и Винзель предпочитают вентильные электроды ( ср. Киппа) возникающий в режиме холостого хода водород вытесняет жидкость из катализатора, благодаря чему прекращается дальнейшее дегидрирование. [7]
Напротив, Юсти и Винзель предпочитают вентильные электроды ( ср. Киппа) возникающий в режиме холостого хода водород вытесняет жидкость из катализатора, благодаря чему прекращается дальнейшее дегидрирование. [8]
ДСК-электрод Юсти, Шайбе и Винзеля [7] является водородным диффузионным электродом. Он состоит из опорного скелета, в основном из карбонильного никеля, в котором в качестве активного вещества распределен каталитически высокоактивный никель Ренея. Электрохимическое поведение этого электрода по отношению к водороду определяется катализатором Ренея, который распределен на внутренней поверхности пористого электрода в виде отдельных участков. Траверс и Аубри [8] первыми нашли, что на порошке никеля Ренея устанавливается обратимый водородный потенциал. При получении никеля Ренея путем растворения алюминия из сплава Ni - А1 при помощи щелочного раствора [9] получается никель с сильно неупорядоченной кристаллической структурой, содержащей большое количество водорода в атомарной форме. Этот водород относительно легко подвижен и способен к обмену, так что никель Ренея, находящийся в контакте с двумя фазами, содержащими водород, может установить между ними равновесие. На этом основывается каталитическое действие никеля Ренея на реакций гидрирования. [9]
Эта проблема была решена Юсти, Шайбе и Винзелем [ 38 следующим путем. Порошок сплава Ренея с оптимальной величиной зерен тщательно смешивается в оптимальном соотношении с порошком карбонильного никеля, зерна которого также имеют собственный оптимальный размер. Из смеси прессуются, а затем спекаются электроды. [10]
Эта проблема была решена Юсти, Шайбе и Винзелем [38] следующим путем. Порошок сплава Ренея с оптимальной величиной зерен тщательно смешивается в оптимальном соотношении с порошком карбонильного никеля, зерна которого также имеют собственный оптимальный размер. Из смеси прессуются, а затем спекаются электроды. [11]
Никелевые ДСК-электроды также обнаруживают особенно высокую каталитическую активность при дегидрировании; поэтому, согласно Юсти и Винзелю [6], они могут быть использованы в топливном элементе, работающем на растворенном в щелочном электролите жидком топливе ( например, метаноле или этиленгликоле), дегидрируя его и функционируя ( даже при отсутствии границы трех фаз) в качестве высокоактивных водородных электродов. [12]
По мнению экономистов [24], в этом отношении наблюдается прогресс благодаря изобретенному в 1956 г. Юсти и Винзелем [77] топливному элементу с растворенным в электролите жидким топливом. [13]
Для сравнения приведены характеристики идентичного неактивированного анода ( слева) и работающего при температуре 85 С Ni-ДСК-электрода Юсти, Шайбе и Винзеля ( см. фиг. [14]
Вопрос [78] об использовании в топливных элементах нерастворимых в воде ( гидрофобных) топлив типа бензина или дизельного масла экспериментально исследовался в 1956 г. Юсти, Розенбрухом и Винзелем [79] и, по крайней мере принципиально, был решен положительно. Их метод заключается в том, что гидрофобное олеофильное топливо смешивается с так называемыми посредниками растворения, а затем растворяется в электролите. Такими веществами являются известные в качестве современных моющих средств нейтральные мыла. Они состоят из остатка высокомолекулярной жирной кислоты, связанного с группами окиси этилена, и спирта. Кислородные мостики кислотного остатка связывают воду, а группы окиси этилена и спирта способствуют растворению масел. Согласно проведенным опытам, при этом методе для получения электроэнергии фактически используется маслообразное топливо и вряд ли расходуется эмульгатор. Более полное описание этого метода приведено в гл. [15]