1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (Нетрадиционные возобнавляемые источники энергии. А.М. Магомедов, 1996u), страница 40

Увеличивая вес можно увеличить и-эту работу, но только до определенного предела. При дальнейшем увеличении веса груза процесс может пойти в обратном напрвленин: груз начнет опускаться. Вследствие этого мотор будет вращаться в противоположную сторону и действовать уже как генератор,.Ток через гальванический элемент потечет в обратном направлении, что приврдет к возникновению химического процесса, противоположного первоначальному.

От медного электрода ионы меди переходят в раствор: Сц-+ Си'+ + 2е-, в то время как на цинковом электроде ионы цинка нейтрализуются: Епзе+ 2е=е Еп Обобщая эти соотношения, можно сказать, что в процессе Сп + 2пзе -+ Сн'+ + Еп электрическая энергия превращается в химическую. Гальванические элементы, как и любые другие устройства, могут производить максимальную работу только в том случае, если процессы, на которых основано нх действие, являются термодинамически обратимыми.

рис. 64. Сиесема, соатоммая из телье аиичееиосо зле мел та м срзза, Система соаерееает работу термояимаммчемое обратимо. вЗ. ОСОБЕННОСТИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ КАК ИСх'ОтНт ИКР ТОКА, ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА И Н1ЦЦОСТАТКИ 13 Заказ 1О В настоящее время не стоит вопрос о получении с помощью гальванических элементов больших количеств электрической энергии н это вряд ли целесообраэн, поскольку потребности современного общества в электроэнергии вполне удовлетворяются за счет сети электропередач, Однако в технике и быту постоянно растет число таких приборов, машин' и сигнальных устройств, для которых требуются автономные, малогабаритные легкие н надежные источники тока.

Здесь можно назвать аккумуляторы для автомобилей и самолетов, источники тока для электроинструментов, сигнальных устройств, транзисторных приемников, электрических карманных фонариков, наручных часов и т.д. и, конечно же, для искусственных спутников Земли н космических лабораторий. Гальванические элементы находят также применение в различных предохранительных устройствах. Практика предъявляет к современным гальваническим элементам весьма разнообразные требования.

Вследствие все возрастающего и весьма разнообразного спроса на гальванические элементы в последнее время вновь расширяются научные исследования, направленные на разработку новых и усовершенствование старых типов элементов. Гальванические элементы как источники электрической энергии об. ладают существенными преимуществами: они могут быть различных размеров и форм, не имеют макроскопическн подвижных, подверженных износу частей, относительно легки и автономны, мало чувствительны к вибрации и колебаниям температуры, работают бесшумно, хорошо ре- гулируются.

Их КПД довольно высок (до 90'Ь), так как превращение химической энергии в электрическую совершается в них без промежуточной тепловой стадии, а электродные процессы в некоторых случаях близки к обратимым. Важнейшие типы гальванических элементов Гальванические элементы, применяемые на практике для получения электрической энергии, делятся на первичные и вторичные. Первичные элементы не могут быть возвращены в рабочее состояние после того, как их наполнитель (активное вещество) бьп уже однажды израсходован. В этом случае говорят, что элемент истощен.

У таких элементов нельзя или по меньшей мере неэкономично обращать электродный процесс, пропуская ток в обратном направлении. Этот тнп обычно называют просто элементом. Вторичные элементы или аккумуляторы можно регенерировать после истощения, если пропустить через них ток в обратном направлении (зарялить), потому что процессы генерации тока, происходящие йа их электродах, с хорошим приближением электрохимнчески обращаемы. Принципиального же различия между первичными и вторичными элементами нет.

Основными требованиями к гальваническим элементам являются следующие: большой срок службы, высокие плотность тока и напряжение на клеммах. Желательно также, чтобы онн обладали высоким КПД, использовали дешевые активные вещества, имели малые размеры и вес, были просты по устройству и долговечны. Основные параметры гальванических элементов Рассмотрим основные параметры гальванических элементов. Элекшродвижущая сила - разность потенциалов между злектродамн ."яльванического элемента, когда между электродами и раствором суще:твует равновесие и через элемент не проходит ток. Значение здс не зависит ии от размеров элемента, ни от его внутреннего сопротивления„а является лишь функцией состава электродов и концентрации электролита.

Напряжение ла клеммах - разность потенциалов между полюсами в процессе прохождения тока, когда полюса соединены между собой через сопротивление. Напряжение на клеммах меньше, чем эдс, причем различие между ними тем меньше, чем меньше внутреннее сопротивление элемента по сравнению с внешним и чем меньше поляризованы электроды. Внутреннее солротивление - выраженное в омах сопротивление электродов и находящегося между ними раствора электролита. Емкость элемеюиа - выраженное в кулонах или ампер-часах количество электричества, которое элемент способен отдать прн соответствующих 194 условиях.

У аккумуляторов следует отличать разрядную емкость от зарядной. Обычно емкость выражают через электрическую энергию и в большинстве случаев измеряют ватт-часах или киловатт-часах. Емкосзь элемента данного типа тем больше, чем большее количество элехтрохимическн активных веществ, которые превращают химическую энергшо в электрическую, он содержит и чем меньше плотность генерируемого тока. Мощность элемента - это количество электрической энергии, получаемое за секунду, равное напряжению на клеммах, умноженному на силу тока, которую без ущерба может дать элемент. Максимальная сила тока, которую можно получить от элемента, определяется этой мощностью, деленной на напряжение на клеммах. Существенным недостатком гальванических элементов является самораэряд - расходование ими электрохимически активных веществ при отсутствии внешнего тока.

Причиной этого может быти например, растворение металла электродов вследствие образования так называемых локальнмх элементов, или.протекание процесса, генерирующего ток, "непосредственным хпмическим" путем, или же недостаточная изолирующая способность диэлек(рических деталей эдемента. Саморазряд уменьшает срок службы элемента, доследний со временем становится непригодным, даже'если он вообще не использовался для получения энергии. 5 4. ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРя'ЕТИЕА Одна из новых перспектив, которая сейчас интенсивно обсуждается,- это водородная энергетика. Предлагается использовать вместо бензина для автомобильных двигателей жидкий водород.

Водород можно получать, разлагая воду электролитнческим методом (кроме водорода получается еще и кислород). При сжигании водорода в двигателе он соединяется с кислородом атмосферного воздуха, н вновь образуется вода. Нигде не происходит никакого загрязнения среды, кроме узлов производства электроэнергии и ее передачи и преобразования. Более подробное рассмотрение показывает, что при сжигании водорода в воздухе все же возникают токсичные окиси азота, Чтобы избежать загрязнения нми среды, вероятно, более правильным было бы заправлять автомобили также и кислородом.

Тогда при сгорании в камерах„ие доступных атмосферному воздуху, действительно возникла бы чистая вода. Конечно, автомобиль с двумя баками, в одном из которых водород, а в другом - кислород, является взрывоопасным. Особые свойства водорода (наилегчайший, имеющий наибольшую теплоту сгорания и др.) открывают заманчивые перспективы его применения для экологически чистого получения энергии. И только трудности его получения, хранения, эксплуатации сдерживают развитие водородной энергетики.

Тем не менее "водородная проблема" привлекает сей- час большое внимание специалистов во всем мире по многим причинам: первая-водорода на Земле много, вторая-он как топливо эффективен и экологически безупречен, третья - водород позволяет аккумулировать большие запасы энергии, четвертая; перекачка водорода к месту сжигания и получения энергии в 10-15 раз дешевле, чем транспортировка электричества. В малых масштабах использование водорода как источника энергии уже началось, например в автомобилестроении.

Уже 10 лет проходят испытания автомобили РАФ и "Волга", снабженные двигателями, работающими и на водороде, н на бензине, и на бензоводородной смеси. Создан в нашей стране и первый в мире самолет на водородном топливе - 'РУ-155. При одной и той же с самолетами другого типа грузоподъемности его дальность полета в 1,5-2 раза больше, что обусловлено значительной теплотой сгорания водорода. Для торжества "водородной иден" нужно большое количество водорода. Один из возможных путей получения такого количества водородаэлектролиз за счет энергии ветра, морских волн и Солнца.

Этот способ поможет избежать перегрева Земли, поскольку при сжигании водорода вьщелится энергия, которая все равно поступила бы на Землю, но была израсходована на получение водорода. Легкодоступные большие количества дешевого водорода и кислорода способствовали бы поискам и внедрению новых эффективных технологических процессов, в том числе н в деятельности, направленной на восстановление и улучшение окружающей среды. Например, можно было бы локально и в нужное время регулировать содержание кислорода в возлухеиводоемах. 190 1. Электрические сети АО оДаазиерго'* ии 1.61.94 г. А. Поанзнтеаьные ЗЗ - ЗЗО ка 2200 200 ЗЗО аи Б, трааефорнаторные аункты 6- 35/ОА ки 5000 4000 ЗООО 2000 101 В.

Воздушные линии подстанции электропередачи, км 20000 16406 16ООО 16000 14000 12000 10000 6000 6000 4000 2000 о 0,4 кВ 6.1- кВ З6-110 кВ ЭЗО кВ 2. Малые ГЭС и иетрадиционнаа энергетика АО "Дагэнерго" ведет работу по освоению гидроэнергетических ресурсов Нагориого Дагестана, осваивает нетрадиционную энергетику: - начато строительство каскада Хновских ГЭС мощностью 7,2 МВт - создан участок по строительству и начато строительство Ахтынской МГЭС мощностью 4,55 МВт - заканчивается проектирование Хунзахской МГЭС мощностью 600 кйт и Каратинской МГЭС мощностью 300 кВт - проектируется дагестанская ветрозлектростанция мощностью 6 МВт создается зкспериментаяьиал база нетрадиционной энергетики мощностью 5,5 МВт.

202 3. Выработка и потребление электрознергнн 4000 4000 ВВОО 3000 мвн. Вове вага 2000 1000 1000 930 о 1ВВО 1070 1077 4070 1000 ОВВт 1000 '1ВВВ Ввод гидрою регатов Чиркей ГЭС; 1. 1г.-а. 22.12.1974 г. 2. 1г.-а 28.09.1975 г. 3. 1г.-а 30.12,1975 г. 4. 1г;а 30.06.1976 г. Мнатлинскаи в ЭС 1.