1598005406-c7dd8660448dd542c8c2f5c17a2e095d (Топливные элементы. Э. Юсти, А. Винзель, 1964u)

1: в гоп РК. РНП.. Е1)1УЛКР УУ. Л!ВТ! Перевод с английского Е. Г, КУЗНЕПОВОИ КА1 те чейВКекЯзкй гп-=~ сн.~з Огг!. Рго1еввог 1йг Тесйп!вс!ге Р1гув!К, Тесйп!всйе Нос!!всйи!е Вгаппвсйгке1К ипг! ОК. КЕК. ХЛТ. АБО13ВТ !уг. Ууг!НВЕЕ Рг!га!г!огеп! Гпг тесйп!вспе Раув!!г, Тесип!всйе Носавсйи!е Вгаипвс!где!К пг!! Веигадеп гаыге!с!гег распке1епг!ег Рцдиа втп!хвц чеисао оман. углвввлвпх !ввв Э. ЮСТИ, А. В ИНЗЕЛЬ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Перевод с немецкого И. Г.

ГУРЕВИЧА, Л. Л. МАТУСЕВИ'1, В. Ш. ПАЛАНКЕРА и Л. И. ЯРЕМЕНКО Под редакцией академика А. В. ЛЫКОВА и проф. В. С. БАГОЦКОГО ИЗЛАТЕЛЬЕТВО .МИР" Москва 1964 УДК 6 Проблема созданич топчивных элементов относится к числу важнейших перспективных проблем, связанных с непосредственным преобразованием хвмнческой энергии в электрнческу!о, н вызывает большой интерес у широкого круга научных работников. В книге подробно излагаются работы известного немецкого специалиста Э. Юсти и его сотрудникон по созданию высокоактивных газовых электродов для водородно-кислородных элементов, работающих при температуре до 100' С.

Большой интерес представляет подробный обзор современного состояния работ по топливным элементам в разных странах. Заслуживает внимания глава, посвященная сопоставлению свойств топливных элементов с некоторыми процессамн в живых организмах. Книга предназначена для научных работников и иннсенеров, интересующнхся новыми вопросами в области энергетики, а также для преподавателей и студе!шов химических, химика-технологических, физико-технических и энергетических вузов. М» ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО Т«) ИЗДАНИЯ В 1962 г. Издательством ввостранной литературы была выпущена в русском переводе книга Э. !Ости, М.

Пилькуна, В Шайбе и А. Винзсля ! «Высокоактивный водородный диффузионный электрод», вызвавшая большой интерес среди советских читателей, занимающихся или интересующихся проблемой непосредственного превращения химической энергии в электрическую с помощью топливных элементов. Новая книга Э. Юсти и А. Винзеля «Топливные элементы» по существу является вторым, несколько переработанным и значительно расширенным изданием упомянутой выше книги. Если н первом издании рассматривался только один электрод топлнвнога элемента (все остальные вопросы, связанные с работой топливного элелгентз, излагались попутно), то настоящая книга написана уже в нноч плане — она посвящается всей проблеме топливных элементов в целом, В новой книге содерзквтся подробное изложение результатов ранет, проводимых проф.

Э. Юстн и многочисленными его сотрудниками в области создания водородно-кислородных топливных элементов. Наряду с разделами по исследованию высокоактивного водородного электрода (заимствованными нз первого издания) в новой книге подробно описывается технология нзготовлення и свойства акмгвных кислородных электродов Описанные в книге экспериментальные работы в значительной степени способствовали появлению водородно-кислородных элементов большой удельной мощности, работающих при не слишком высоких температурах (до 100'С). В предлагаемой вниманию читателей книге содергкнтся также подробный обзор сонременпого состояния работ по топливным элементам (гл.

!Х). В составлении этого обзора учасгвовали ведущие разработчики топливных элементов многих стран, что позноляет сравнивать результаты„ полученные в разных местах. Этот обзор является наиболее полным из всех опубликованных до настоящего времени. Специально для русского перевода автора»п! написана новая глава (гл. Х) об аналогиях мс>нду электрохимнческим преобразованием химической энергии н харантером преобразования энергии, происходящего в Лредисяовие редактора русского издания живых организмах. Этот вопрос в последнее время все больше привлекает внимание как бнояогов, так и электрохимнков и физиков, однако в обзорном энде он до сих пор нигде не излагался.

Думается, что новая книга Э. Юсти и А. Винзеля, равно как и первая, окажется полезной для научных и инженерно-технических работйнков разных специальностей, интересующихся проблемой топливных элементов. оду А. В. Лыков В С Богацкий ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ Приятно отметить, что есть по крайней мере одна большая общечеловеческая задача, над которой сообща интенсивно работают все передовые страны, — обеспечение будущей потребности человечества в источниках энергоснабжения после того, как истощатся запасы используемого сейчас природного топлива.

В послевоенный период усилия сначала сосредотачивались на извлечении энергии при процессах деления и синтеза атомов, происходящих с изменением массы в соответствии с соотношением Эйиштейнз Е = гпсэ. Меньшую гласность получили попытки совершенствовать обычные способы преобразования энергии в целях повышения к. п. д., отказавшись от окольных путей. Прялюе преобразование энергии не является принципиально новой идеей. Прямое превращение тепловой энергии в электрическую с использованием эффекта Зеебска и частично обратимые процессы охлаэкдения и нагревания, основанные на эффекте Пельтье, известны уже почти 150 лет. На техническую разработку различных способов прямого преобразования энергии в 1963 г. было выделено свыше 100 млн.

долл., причем ведущее место среди этих методов занимает непосредственное преобразование химической энергии в электрическую с помощью топливных элементов. Эту грандиозную программу часто связывают с историческими опытами Риттера (1799 г.) н Грове 11839 г.) 1!о было бы исзаслузкеиио объявлять этих пионеров эксперимента духовными оп!яма теории прямого преобразования энергии Шакти~эски хге до опытов Роберта Юзкзса Майера и до сформулирования первого начала термодинамики вообще понятие энергии н тем более понвтпе энтропии определены не были.

Хорошо известно, что Псльтье неправильно трактовал свои собственные эксперименты и что верное истолкование им дал петербургский академик Э. Х. Ленц лишь н 1838 г. В области прямого превращения химической звертив в электрическую только в 1882 г. появилась количественная теория Гельмгольца, н следствия этой теории остаются верны до настоящего времени. Согласно второму началу термодинамики, коэффициент полезного действия прп преобразовании тепловой энергии в механическую или элек- Предисловие к русскому изданию Предисловие к русскому изданию 1 к » 4 трическую ограничен циклом Карно, поэтому исследователи В.

Оствальд и В. Нернст в 1894 г. выдвинули принципиально новую идею — исключить косвенный путь сжигания топлива и превращать химическую энергию в электрическую непосредственно в гальванических элементах. Топлнвным1> элементами мы называем такие элементы, которые непрерывно геиерн. руют ток, если только обеспечены непрерывная подача в электроды топяива и окислителя и отвод продунтов реакции И если сегодня, в 79 годовщину со дня рождения иден топливного элемента, электрическая энергия производится все же преимущественно принципиально менее выгодным необратимым путем, то к этому следует отнестись критически, если мы хотим добиться прогресса в будущем.

Оглидываясь назад, мы можем сказать, что Оствальд и Нернст слишком далеко опередили свое время. Они не имели еще нн теоретических, нн экспериментальных, ни техпологическях средств для решения этой боль шой задачи. Им недоставало детальных знаний па катализу, которые мы получили благодаря развитию современной химической промышленности. Не было в их распоряжении и современных материалов, как металлов, так и пластмасс, а также очень маяо было известно о методах спекаиня.

Лишь современная электроника дала нам методы измерений для точных исследований элементарных процессов на электродах. Наконец, мы ие можем сегодня даже представить себе, как можно гл>боко понять энергетическую проблему без знания квантовой теории, разработка которой была начата Планком на два десятилетия позже. Препятствием было к то, что у исследователей в то время господствовал индивидуальный метод работы. Несмотря на свою гениальность, они не мотли справиться с задачей, стоящей на стыке нескольких областей знаний, для этого необходима организованная совместная работа ученых разных специальностей.

Например, в нашей группе работали, кроме электрохимиков и физиков, также специалисты в области математики, пластмасс, электроники, химической технологии и электротехники. Наконец, несколько десятилетий назад наука с цпалась более или менее личным делом или прихотью и в связи с этим мало финансировалась. Лишь недавно в передовых индустриальных странах стали считать такие научные темы важнейшими национальными зада. чами и хорошо финансировать их. Кроме того, методы прямого превращения энергии получили в последние готы неожиданно сильный толчок в связи с тем, что такие источники необходимы для космических полетов. Еще не было этих благоприятных обстоятельств, когда мы в 1948 г.

в Брауншвейге (ФРГ) начали работать над электрахнмическим преобразованием энергии. Эта было, с одной стороны, личное побуждение, нызванное незабываемым учителем Нернстом, с другой стороны, убежденность в возможности современными научными средствами решить эту задачу, имеющую огромное значение для человечества. Наконец были надежда, возникшая при изучении физиологии, что принципиально воз. можно создать топливные элементы, которые пди подходящем топливе будут удовлетворительно работать даже в «мягких» условиях, т. е.