Диссертация (Автономные электрохимические энергоустановки летательных аппаратов с алюминием в качестве энергоносителя)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Автономные электрохимические энергоустановки летательных аппаратов с алюминием в качестве энергоносителя". PDF-файл из архива "Автономные электрохимические энергоустановки летательных аппаратов с алюминием в качестве энергоносителя", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования «Московский авиационныйинститут (национальный исследовательский университет)»На правах рукописиПушкин Константин ВалерьевичАВТОНОМНЫЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С АЛЮМИНИЕМ В КАЧЕСТВЕЭНЕРГОНОСИТЕЛЯСпециальность 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели иэнергоустановки летательных аппаратовДиссертацияна соискание учёной степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорНазаренко И.П.Москва – 2015СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................. 6ГЛАВА 1.СОСТОЯНИЕЭНЕРГОУСТАНОВОКСИССЛЕДОВАНИЙАЛЮМИНИЕМВКАЧЕСТВЕЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.............................................
171.1. Алюминий как энергоноситель в химических источниках тока .............. 171.1.2. Кислородно-(воздушно-)алюминиевые химические источники тока .. 191.1.3. Энергоустановки на основе воздушно-алюминиевых химическихисточников тока и их рабочие компоненты ....................................................... 221.2. Новые функциональные возможности химических источников тока салюминиевым анодом для водородной энергетики .......................................... 351.3. Гидронный химический источник тока как источник тока и управляемыйгенератор водорода ...............................................................................................
391.4. Комбинированная энергоустановка на основе гидронного химическогоисточника тока как генератора водорода и кислород-водородных топливныхэлементов ............................................................................................................... 421.5. Постановка задачи ......................................................................................... 47ГЛАВА 2.МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЯ,ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА .............................................................. 502.1. Методы экспериментального исследования ............................................... 512.1.1. Электрохимические методы исследований ..........................................
512.1.2. Физико-химические методы исследования .......................................... 522.2. Экспериментальная техника ......................................................................... 542.3. Методика обработки экспериментальных данных .....................................
62ГЛАВА 3.ИССЛЕДОВАНИЕХАРАКТЕРИСТИКЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХАНОДНЫХМАТЕРИАЛОВХИМИЧЕСКИХИСТОЧНИКОВ ТОКА С АЛЮМИНИЕВЫМ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕМ ......... 653.1.Исследованиеэлектрохимическиххарактеристикактивированныханодных сплавов воздушно-алюминиевых химических источников тока ..... 6523.1.1. Вольтамперные и коррозионные характеристики анодных сплавов AlIn и АП4Н ........................................................................................................... 663.1.2. Электрохимические и коррозионные характеристики сплава АП4Н вэлектролите 8М NaOH с добавками органических ингибиторов ................. 713.2.Исследование электрохимических характеристик анодных материаловгидронного химического источника тока ...........................................................
753.2.1. Выбор материала анода для гидронного химического источника тока............................................................................................................................. 753.2.2. Исследование влияния добавок органических ингибиторов вщелочной электролит гидронного химического источника тока наэлектрохимические характеристики анода из алюминия А995 .................... 79Выводы по главе 3................................................................................................. 85ГЛАВА 4.ИССЛЕДОВАНИЕЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХХАРАКТЕРИСТИК КАТОДОВ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА САЛЮМИНИЕВЫМ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕМ .....................................................
874.1. Исследование электрохимических характеристикгазодиффузионныхкатодов воздушно-алюминиевых химических источников тока ..................... 874.2. Исследование электрохимических характеристик катодных материаловгидронного химического источника тока ........................................................... 934.2.1. Влияние ингибирующей добавки Na2SnO3 на электрохимическиехарактеристики катодов гидронного химического источника тока ................ 954.2.3.Исследованиевозможностиприменениядобавокорганическихингибиторов в щелочной электролит гидронного химического источника токаи их влияния на электрохимические характеристики катодов ......................
1054.3. Получение катодного каталитического покрытия на основе дисульфидамолибдена ............................................................................................................ 1064.3.1. Исследование структуры каталитического покрытия катода гидронногохимического источника тока на основе МоS2 .................................................. 1104.3.2 Влияние покрытия дисульфида молибдена на электрохимическиехарактеристики катодов гидронного химического источника тока .............. 1173Выводы по главе 4...............................................................................................
119ГЛАВА 5.РАСЧЁТНАЯОЦЕНКАЭНЕРГОМАССОВЫХХАРАКТЕРИСТИК ЭНЕРГОУСТАНОВОК С АЛЮМИНИЕМ В КАЧЕСТВЕЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ .......................................................................................... 1215.1. Баланс энергии и КПД химических источников тока с алюминиевымэнергоносителем.................................................................................................. 1215.2. Расчётная оценка энергомассовых характеристик воздушно-алюминиевыххимических источников тока ............................................................................. 1295.2.1.
Расчёт эффективного КПД воздушно-алюминиевого химическогоисточника тока с электролитом 4М NaOH и станнатным ингибитором ... 1305.2.2. Расчёт эффективного КПД воздушно-алюминиевого химическогоисточника тока с высококонцентрированным щелочным электролитом 8МNaOH и органическим ингибитором ............................................................. 1335.2.3. Оценка массы компонентов воздушно-алюминиевых химическихисточников тока ............................................................................................... 1385.3.Расчётнаяоценкаэнергомассовыххарактеристикгидронногохимического источника тока..............................................................................
1405.3.1. Расчёт КПД гидронного химического источника тока ..................... 1425.3.2. Разработка и анализ функциональных схем генератора водорода наоснове гидронного химического источника тока ......................................... 1445.3.3. Оценка энергомассовых характеристик генератора водорода на основегидронного химического источника тока и комбинированнойэнергоустановки на базе кислород-водородного электрохимическогогенератора мощностью 3 кВт .........................................................................
1495.3.3.1.Оценкамассовыххарактеристикгенератораводородаикомбинированной энергоустановки гидронный химический источниктока – О2/Н2 электрохимический генератор ............................................... 1515.3.3.2.Оценкаэнергетическиххарактеристиккомбинированнойэнергоустановки "Гидронный ХИТ + О2/Н2 ЭХГ" .................................... 155Выводы по главе 5...............................................................................................
1594ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 161СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ......................................... 1645ВВЕДЕНИЕАктуальность работы.Современноеразвитиеавиационно-космическойтехники,автомобилестроения, различных робототехнических систем и портативнойэлектроники требует создания новых высокоэффективных, экологическичистых автономных источников энергии. Среди них важное место занимаютэнергетические установки (ЭУ) на основе химических источников тока(ХИТ). Среди существующих электрохимических систем, ХИТ с алюминиемв качестве энергоносителя, в частности кислород-алюминиевые (О2/Al) ХИТ,занимают особое место, так как обладают одним из наиболее высокихзначенийтеоретическойстоимостью,удельнойбезопасностьюиэнергии,экологическойдоступностью,чистотойнизкойэлектродныхкомпонентов.В ЭУ на основе О2/Al ХИТ в зависимости от мощности, времениразряда, применяемого электролита и конструктивного исполнения можетбыть реализована удельная энергия до 1,44 МДж/кг (400 Вт·час/кг).Применение ЭУ на основе О2/Al ХИТ в космических программахнаиболее перспективно в случаях, когда начало активной работы установкиотодвинуто от момента старта на длительный или неопределённый срок.Характерными примерами могут служить спускаемые аппараты дляисследования планет, их спутников и астероидов, а также средстваавтономного перемещения космонавта в открытом космосе.
