1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (Электрохимические генераторы. Н.С. Лидоренко, Г.Ф. Мучник, 1982u), страница 5

В ТЭ использованы золоченые сепараторы н подложки электродов, а нанесение активной массы осуществлялось на обе стороны подложки, что позволило более равномерно распределять катализатор и снизить количество Рб в псч до 10%. В результате заметно уменьшилась скорость растворения Рб н Ай. Одной нз причин, лимитирующих ресурс работы батареи, остается карбопнзацня электролита продуктамн разло>кения конструкционных материалов, в частности на основе фторопластов Л>ья программы НАСА «Шаттл» фирма «Дженерал электрик» разрабатывает усовершенствованный ЭХГ с нонообченными мембранами в качестве злектролпта. Этот ЭХГ имеет рабочую температуру 82'С, что позволило повысить максимальную плотяость тока с 0,04— 0,05 (при +38'С) до 0,13 — 0.14 Л/см' н сшьзить удельную массу почти нтрое — до 11,3 кг/кВт при мощностя ЭХГ 5 кВт Прн более высоких иощностях удельная масса уменьшится до 7,25 кг/кВт.

В испытаниях достигнут ресурс ЭХГ до 11 000 ч. Большой интерес представляет работа фирмы «Юнайтед текно. лоджиз корпореншн» по авиационно-космическому ЭХГ кратковременного действия мощностью 400 кВт, рассчитанного яа работу 21 г 5 ты* гл Рис. 1,4, Зависимость КПД т) и стоимости 3 источников энергии от мощности Р, — — — — — стонмастьг — кпд; г — эхгг Х вЂ” аиг«ль; Р мощно«ть ивн мак«на«льном КПдг Рз — можно«ть пра минни«льнов стоамо«ти, индексы ю» н Л» обозначают ЭХГ а лнз«аь «о«та«тот»«на«.

в течение 2 мии при папрнжении одного ТЭ 0,6!5 В и плотности тока 3,77 А/сч' (плотность мощности 2,32 Вт/см'). Каждый из семи ЭХГ установки прн мощногтн 575 кВт имеет удельную массу 0,-27 кг/«Вт. Температура щелочного электролита 121'С, давление о 0,42 МПа. Экспериментально найдено, что прн повышении рабочего давления до 0,63 МПа плотность тока может быть увеличена до 5.38 А/смз, что дает плотность мощности 3,23 Вт/см'.

Эти данные в значительной мере меиягот установившиеся прсдставленип о прсдельно допустимых показателях водородно-кислородных ЭХГ Следует отметить, что НАСА заключила более 200 контрактов с промышленными органиэациями и упивсрситстамп США на нсследование проблем, связанных с созданием ТЭ. В отчете [15) прпводятся результаты работ по созданию водородно-воздушного ЭХГ с пнркулируюшим электро«игом (30%-ный КОН), проведенных фирмой «Пратт эпд Уитни» с феврали по ноябрь 1970 г.

Цель исследований — создание длительно работающего ЭХГ с эффективной очистков электролита от накапливающихся ка г- 1 бонатоа а электрохпмическнх регенсраторах. ЭХГ включает батарею ТЭ, регенератор, резервуар электрошпа, элеьтролитный насос, теплообченинк Габариты ЭУ 45МЗОг«30 см, масса !4,5 кг. Мощность батареи из 22 ТЭ 425 Вт при токе 25 А; на собственные нужды расходустсн 2! Вт. Одпн ТЭ с активное поверхностью 225 гм' проработал 630 ч прн /=.О,! А/см' и (/=0,8 В. Длн его устойчивой работы необходим трехкратный избыток воздуха по отношению к стехиометричсскому Удаление карбонатов, образующвхсн прн взаимодействии воздуха с циркулиругощпм электролитом, осуществляется в двух ЭХГ с аналогичными по конструкции ТЭ и имеющнлпг поверхность электродов 126 см'. Прн /=0,2 А/см' в рсгенераторе протскаст следующая суммарная реакция СО»+Н«О=СО~-,' -г2ОН- и СОг удаляется в потоке воздуха.

Скорость удаления карбопатов в среднем согтавлнет 1,! мг/с, причем она возрастает с увелгшеннсм концентрации К«СО«н электролите и ростом температуры. Генсрато;г нспытывалсн в тсчегпге 130 ч, он отличается простогой обслужинапия, отсутствием громоздких устройств для ошсткн от СОл незнагителыгым содержанием карбонатов в ТЭ. В ходе дальнейших исследований фирма предполагает увелпчнть ресурс ЭХГ, улучшить его удельные характеристики, а также повысить рабочую температуру за счет использова.

нин более нагревостойких полимерных материалов. фирма «Аллггс-г4алнерс» по контракту с ВВС СШЛ в 1966— 1970 гг, разрабатывала ЭУ на основе водородно-кислородного ЭХГ малой мощности (рис. 1.4), а также мощностью 2 н 5 кВт с капил- лярной мембраной длп пилотируемых косач мическпх кораблей ЭХГ рассчитан на эксплуатацию в течение 1500 ч, требуемая наде>кность 0,998. мощность ! 5 кВт, мас- са 240 кг. Водородный электрод активнрован Р1, кислородный— Лй Разработка пагревостойкой матрицы толщиной 0,5 мм позволила повысить рабочую температуру ТЭ до 90 — 100'С. Прн зпгх условиях макснмальиан удельная мощность составила 0,2 Вт/см', а номинальнаи 0,1 Вт/см' (О,! Л/см' при (7=0,97 В).

В ходе испытаний в течение 3100 ч батареи из 16 ТЭ средняя скорость снижения напряжении ТЭ составила 5,5 нВ/с. Помимо батареи ТЭ ЭХГ содержит систему хранекня и подачи рабочих газов, систему удалении воды, систему контроля параметров батареи и автоматики. Этот ЭХГ успешно прошел испытания в условиях, имитирующих космические. Осноннос внимание уделнется изучению и внедрению новых материалов для изготовления конструктивных узлов (композицин на основе полисульфона), формированиго матрацы электролнтоноспгсля (тнтаната калия), актниани~ эчсктродов (сплавы, содержание Ап, В(г). При работе ЭХГ нспользовались чистые реагепты (Н,— 9995з/г, Оз — 99,98'/«), что существенно упростило их эксплуатацию и повысила стабильность работы На основании полученных результатов прогнозируется создание ЭХГ с высокими удельными характеристиками и сроком службы несколько тысяч часов, Анализ зависимости КПД и стоимости приведен на рпс.

1.4. 1.3.2. ЭХГ дпв подводнык обьектов В 60-х годах некоторые фирмы С1!1Л и шведская АСЭА интеи. сивин занималпсь разработкой ЭУ с ЭХГ для подводных лодок. При этан значительное вни»га~ггге уделалось системам хранения реагентов. В частности, разрабатывались системы с получением водорода путем термокаталнтического разложения аммиака и конверсии водяным паром метанола.

Работы названных фирм были прекращены, видимо, из-за несовершенства имевшихся ЭХГ. Публикации, появившиеся в !971 г., касаются работ фирмы «Пратт энд Уитни» (1.6). Эта фирма на базе своих разработок для космоса после подготовительных исследований на маломощных макетах ЭХГ с щелочным электролитом пристугшла к выполнению заказа на создание ЭУ из трех батарей ЭХГ па 20 кВт для глубоководных аппаратов — исследовательской подводной лодки и судна технической помоще. Было намечено вначале посгропгь п пспьжа~ь одну батарею ЭХГ с баллонпой системой хранении кислорода Эвергоемкость ЭУ 250 кВт.ч, масса !95 кг (9,75 кг/кВт). Работы по ЭХГ длн самодвижущихся подводных аппаратов помимо их прямого назначения могут быть использованы при создание любых других установок, изолированных от атмосферы, в том числе резервных, В последние годы привлекает внимание применение маломощных ЭХГ а качестве ЭУ для различных морских буев — гидрофизических, акустнческих и пр.

Мощность этих ЭУ от 5 до 80 Вт, требуемое время действии без выполнения запаса ревгентон — максимально возможное (месвцы), Проектируемые системы хранения реагентов — баллонные, а также системы с получением водорода и кислорода из их соединений (гидридов, перекисей) Сведений о практическом осуществлении этих проектов пот 4.Э.З.

Транспортные м передвижные ЗХГ Попытки создании транспортных и маломощных передвижных ЭХГ начались уже иа ранних стадиях его разработки, 23 т) демонстрационных целях были оборудованы ЭХГ тракйор (фирма «Аллпс-Чалмерс»), мотоколяска, грузовой подъемник. Че- тырьмя фирчамн были посгроены экспериментальные электромобиля (два па гпдразине). Фургонный электрочобиль «Электровэн» фирм «Юнион карбайд» и «Дженерал моторс» (1966 — 1967 гг.) имел водородно-кислородный ЭХГ нонинальнон мощностью 32 кВт и максимальной кратковре- менной 160 кВт.

Криогсиная снстелга хранения реагентов должна была по рас- чету обеспечить разовый пробег до 240 км. Была постросяа и испытана имитационная ЭУ и проведены испытания электромобиля на дннзмометрпческом стенде, Пуск установки занимал 2--5 ч, ос- тановка около 30 мин. П!агом вперед явился четырехместный легковой электромобиль фирмы «!Ониоп карйайд» (1.7). Он был оборудонан водородно- воздушпым ЭХГ мощностью 6 кВт и буферным аккумулятором, имевшим емкость 4 кВт ч. Водород хранился в баллонах и обеспе- чивал пробег до 320 км при скорости 56 — 64 кзг/ч. Время пуска установки составляло 2 мнн. Электромобиль успешно прошел дли- тельные дорожные испытания. Все перечисленные работы не получили дальнейшего развития.

Тем не менее электромобиль с водородно-воздушным ЭХГ благо- даря отсутствию вредных выбросоя и высокон экоиомнчностн при переменных режимах движения остается одним нз наиболее перспек- тивных средств городского транспорта. Для элсктромобнльных и других ЭХГ, работающих в городских условиях, йлагопрнятным фактором янляется возможность центра.

лизованного снабжения водородом промышленной выработки. Значительно сложней решается вопрос об обеспечении водоро- дом передвижных ЭХГ. Последние представляют интерес прежде всего для военной техники как источники энергопитания полевых средств связи, радиолокации и пр. Требование максимальной автономности н перспектпва массово- го применения этих ЭХГ делают желательныч для пнх храпение водорода в форме его дешевых химических соединений — аммиака, метанола, жидких нефтепродуктов. Переработка этих топлив на газы, содержащие свободный во- дород, в большинстве случаев производится в каталитических реак- торах при патроне до нескольких сотен градусов Цельсия. Для ЭХГ с щелочным электролитом водород должен быть отделен от приме- сей во избежание уже упоминавшейся карбонизации электролита. Несмотря на такие усложнения, за последние 15 лет в ряде стран Выли разработаны ЭУ, пчевшис в своем составе ЭХГ мощ. постыл от 0,05 до 5 кВт со щелочным электролитом, Помимо отсутствия ЭХГ, пригодных для массовой эксплуата- ции в полевых условиях, для вариантов на метаноле и аммиаке противопоказанием, несомненно, явилась необходимость организа- ции специальной сети снабжения этими продуктами.