Характеристики топливных элементов

Характеристики топливных элементов

В отличие от ТАБ, позволяющих аккумулировать электрическую энергию для последующей отдачи её потребителю, топливные элементы предназначены только для получения электрической энергии в процессе реакции окисления. Также как и ТАБ батареи топливных элементов (БТЭ) сравниваются по внешним характеристикам U_БТЭ(I_БТЭ). Внешняя характеристика  имеет падающий характер, причем значение динамического сопротивления обусловливается удельным расходом реагентов (топлива  и окислителя , если это не кислород воздуха) и реализуемой мощностью.

В рабочем диапазоне тока нагрузки  внешняя характеристика ЭУ этого типа может быть аппроксимирована уравнением

,

где  – напряжение ЭУ при ;  – коэффициент жесткости внешней характеристики ЭУ, определяемый динамическим сопротивлением и соответствующий удельному расходу топлива . Указанные характеристики представлены на рис.4.5 кривыми  (предельная ) и  (частичная ).

Вместе с этой лекцией читают "Проблемы адаптации освобожденного к условиям жизни на свободе".

Чтобы исключить превышение допустимой нагрузки на единичный элемент БТЭ и вместе с тем обеспечить необходимый диапазон изме­нения тока , применяют последовательно-параллельное переключение элементов или их групп. Тогда, если ЭУ содержит всего п элементов, то внешние характеристики  и  (рис.4.5) соответствуют их последовательному соединению:  , характеристики  (предельная, ) и  (частичная, ) – параллельному соединению элементов в т ветвей с п/т последовательно включенными элементами в каждой ветви: .

На рис.4.6 представлены зависимости  энергоустановки с топливными элементами. Здесь кривые ,  соответствуют характеристикам ,  на рис.4.4; прямые и  суть ограничения мощности в функции ,, . При  переключении элементов с последовательного на параллельное соединение кривые ,  (рис.4.5) соответствуют внешним характеристикам ,  (см. рис.4.4).

Функциональная связь в БТЭ между параметрами , , t для случаев  и  в трехмерном пространстве состояний изображается (рис. 4.7) поверхностями  и .

Таким образом, внешние характеристики БТЭ –  и зависимости  варьируют только с изменением параметров управления, а именно:  (или ), п, т в интервале токов нагрузки  в течение времени  все ограничения внешних характеристик остаются неизменными, т.е. они инвариантны количеству запасенной или израсходованной энергии.