1598005406-c7dd8660448dd542c8c2f5c17a2e095d (Топливные элементы. Э. Юсти, А. Винзель, 1964u), страница 80

Это увеличило мощность каждого элемента примерно до 7 вт. 432 Глава гХ Сооб~ценил о состояние работ ло тои.ионы,и элементам 433 Дальнейшее исследование в области синтеза полимеров, ионной проводимости и термодинамическпх свойств привело к изооретенпю новых материалов, используемых в качестве электролита, с превосходными физическими свойстватггг ги уменьшенным внутренним сопротивлением. При напряжении 0,7 в, например, удельные мощности за этп 2 года возросли с 0,02 до 0,04 вг1гна Тщательное лабораторное исследование позволило решить проблемы соединения ряда отдельных элементов в компактные энергетические установки.

В результате этого были созданы батареи, состоящие пз нескольких элементов, работающих на воздухе. Такое исследование привело к созданию первого практически применимого исто гннка энергии в виде топливного элемента, работающего на воздухе. Хотя плотности тока и мощности на единицу поверхности топливного элемента с ионообменной мембраной ниже, чем ' у некоторых ар!тих типов элементов, в батарее па участке длиной 25 гиж можно поместить от шести до восьми элементов.

Поэтому удельная хгощность имеющихся в настоящее время элементов достигает примерно 35 квг)тгз, а элекге~гтгтв, использующих новые виды мембран, — порядка 70 квт)мз. Фирма «Директ энерджи копвейршн» в Ление проводит теоретическую работу в обтасти электрохимии и электродных систем. Например, исследователи заметили, что э. д, с, водородно-кислородных топливных элементов никогда не превышает 0,93 в. Г!оэтому, чтобы повысить напряжение разомкнутой цепи, а следовательно, увеличить общий к.

п. д. элемента, сейчас проводится детальное изучение кислородного электрода. Цель другого теоретического исследования заключается в получении более высоких характеристик элемента за счет улучшения электролитов. Инженерно-технические исследования охватывают такие вопросы, как Разработка систем фитилей для перемещения н хранения воды, передача тепла, создание компактной легкой конструкции, выяснение осуществимости новых типов топливных элементов, использующих жидкие электролиты, и уменьшение общей стоимости. В настоящее время в научно-исследовательской лаборатории фирмы «Дженерал электрик» проводится исследование водородного топливного элемента, Основная задача — обеспечить эффективное использование обычных углеводородов в низкотемпературных топливных элементах.

В фирме «Директ энерджи конвейршн» выясняется возможность создания низкотемпературных топливных элементов, работающих прн низких давлениях на специальных топливах и воздухе. В других лабораториях фирмы «Дженерал электрик» проводится исследование высокотемпературных топливных элементов. В космосе. Хорошая работа небольшой топливной батареи компании «Дженерал электрик» !фиг. 153) во время 30-минутного полета ракеты по орбите высотой около 1000 каг Ф к г.

!53. Батарея на 25 вт фирмы «Дженерал вчектрпк», предназначенная для косьгпчгского полета, испытывается на зелгле в условиях термического вакуума, имитируюгпих условия при космическом полете. Прелус»гатрнвается испытание установки во время длительного орбитального полета для определения се работоспособности в условиях ненесо- иости. осенью 1960 г, показала возможность использования топливных элементов с ионообменными мембранами в космосе. Более тщательные испытания в состоянии невесомости были выполнены на траекториях Кеплера на самолете КС-!35 весной 1961 г. Сейчас топливные элементы «Дженерал электрик» испытываются в Линие в условиях, имитирующих космос, для подготовки предстоящего полста. Они выйдут на орбиту высотой 500 к н над землей для контрольного испытания в условиях невесомости в течение продолжительного времени.

Две батареи, каждая состоящая из 35 отдельньл элементов дагот мощность 50 вг при напряжении 26 в. Онп будут 25 э. с„чл 434 Глава (Х 2а" действовать с перерывами 30 дней при полной нагрузке, что будет соответствовать 7 дням работы. На земле. Переносный на 200 вг источник энергии стал первым устройством, продсмонстрпровавшим, что топливные Ф и г.

134, Бесшумные источники энергии мощностью 200 еш, показавшие, что они пригодны для снабжения энергией полевого радио- и радарного оборудования. Водородно-кислородные батареи, работающие на воздухе, состоят из 40 отдельных топливных элементов с ионообмениыми мембранами, включенных последовательно. Небольшой по весу газовыи баллон (справа) или хнмическия генератор (слева) поставляет водород и легко удаляется и заменяется новым, когда 8-часовой запас израсходован. элементы можно сделать пригодными для полевого использования (фиг.

154). Во время отдельных демонстраций для представителей отдельных частей армии в аз~уотс 196! г. эта батарея топливного элемента, работаинцая на воздухе, успешно снабжала энергией переносный радиоприемник и радиопередатчик и полевую обзорную радиолокационную установку, Так как батарея получает кислород из воздуха, не требуется запаса окислителя. Для того чтобы повысить эффективность топливного элемента, были разработаны простые и компактные системы для получения и хранения водорода.

Они делают обращение с во- (!ооби)ения о соетоэнии рабат ао гоаливнмм элементам 435 дородом таким же простым и приемлемым, как и с обычными топливами, используемыми в разных областях. В этой установке боргидрид натрия химически реагирует с водой, давая водород, когда это требуется для работы топливной батареи. Самый последний вариант позволяет в полевых условиях использовать имеющуюся в данном месте воду для реакции с гидридами металлов. Всего 1,4 кг химических веществ обеспечат водородом источник энергии мощностью 200 вт в течение 24 час. Установка топливного элемента подобной конструкции мощностью 30 вт, состоящая из восьми элементов, работающих на воздухе, была успешно продемонстрирована как воз.

можный источник энергии для согревания конечностей в одежде, предназначенной для работы в арктических условиях. Так как топливные элементы могут давать высокие удельные мощности в течение продолжитечьных рабочпх периодов, фирма «Дженерал электрик» исследует системы, которые можно использовать для обеспечения энергией отдаленньь мест, где особенно важны надежность в работе и продолжительный срок службы. В результате этого они могут найти применение на Луне и в глубинах океана. Установки топливного элемента разрабатываются как источники электрической энергии с минимальным весом и минимальным объемом для космических кораблей с человеком на борту.

В целях предосторожности в случае повреждения метеоритом одна такал система состоит из трех или четырех отдельных частей. Каждая герметично изолирована, чтобы выдержать окружение вакуума, и содержит батарею топливных элементов с ионообменными мембранами и вспомогательное оборудование к ней. Топливо и окислитель можно было бы запасать криогенно или в виде жидкостей с надкритичсскими параметрами, чтобы свести до минимума объем и вес.

Тепло из установок может удаляться в космическое пространство путем излучения. Вода, образуюнгаяся при работе топливного элемента, пригодна для питья и может быть использована и для дополнительного охлаждения. В настоящее время уделяется серьезное внимание топливному элементу, который будет широко применяться для приведения в движение подводных лодок. Топливный элемент позволяет создать бесшумную подводную лодку, которая длительное время ь1ожет оставаться погруженной. Эта идея была выдвинута, поскольку подводная лодка сможет выполнять многие задачи при ограниченном районе действия. В фирме «Дженерал электрик» исследовались установки топливного элемента мощностью на несколько киловатт.

Г.1ааа 1х ЛИТЕРАТУРА Основная батарея ооы шо состоялв пз однотипных секций, содержащих около 40 отдельных элементов, каждый с активной площвдью несколько десятков квадрзтных дециметров. Водород можно получать непрерывно из дизельного топлива или метанола. В качестве окислителя для работы в погруженном состоянии можно использовать жидкий кислород. В случае нахождения подводной лодки на поверхности воды, вероятно, будет использоваться воздух, чтобы уменьшгпь объем запаса жидкого кислорода. Удельнзя мощность порядка 70 квт)»И для батарей топливного элсмснтв впо.п!е отвечает тем требованиям, которые предъявля!отея к источ.

никам энергии для подводных кораблей. В итоге наша работа оценила и указала решение важных проблем, связанных с применением топливного элемента коы. папин <<Дженерал электрик» с ионообмениыми лтембранами в устройствах специального назначения. В чзстности, было показано, что можно получить практически приемлемые плотности токи при достаточных напряжениях в собранных энергетических системах. 1.