les19 (1154141), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Ионный проводник – 20-23%раствор КОН.Суммарные реакции (в упрощенном виде):→ разряд2NiOOH + Cd + 2H2О↔ 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 E0= 1,45 В← заряд→ разряд2NiOOH + Fe + 2H2O ↔ 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 E0= 1,48 В← зарядДостоинства: большой срок службы, высокая механич.прочность.Недостатки: невысокие КПД, невысокое напряжение, токсичность Cd.Литий-ионные аккумуляторы– разработаны в последнее время.Отрицательный электрод – литий.Положительный электрод – на базе оксидов ванадия, никеля,кобальта, марганца.Неводный раствор электролита: пропиленкарбонат,этиленкарбонат, диэтилкарбонатНа электродах происходит интеркалация (внедрение вкристаллическую решетку) ионов лития (соответственно в оксиды играфит):→разрядна отрицат.
электроде: LixC↔ xLi+ + C + xe← зарядразрядна положит. электроде: xLi+ + MOn+ xe ↔ LixMOnзарядСуммарно: LixC + MOn↔ C + LixMOnДостоинства: высокая удельная энергия.Недостаток: работают пока на малых токах (электронная, слаботочнаяаппаратура).Параметры аккумуляторовЭлектрохимическая системаPb|H2SO4|PbO2Cd|KOH|NiOOHFe|KOH|NiOOHZn|KOH|NiOOHMHx|KOH|NiOOHLixC|LiAsF6,ЭК+ДЭК|LixCoO2Срднее,Внапряжение2,0-1,81,24-1,21,3-1,21,6-1,51,26-1,2УдельнаяВт.ч/кг10 –3510-3820-3550-7040-70энергияВт.ч/м320-7540-8040-75100-15060-120КПД,%70-8055-6550-5570-7560-70Наработка,циклы300-1000500-2500500-2500200-300до 5003,0-2,580-120160-20060-70до 500ЭК –этиленкарбонат; ДЭК – диэтилкарбонатТопливные элементыВ топливных элементах (ТЭ) окислитель и восстановитель хранятся внеэлемента, в процессе работы подаются к электродам.→ элемент может работать длительное время.На электродах химическая энергия восстановителя (топлива) и окислителя непосредственно превращается в электрическую энергию.Восстановители (топливо), жидкие или газообразные, - водород, метанол,метан, в последние годы некоторые другие восстановители, напримерборгидрид натрия.Окислители - обычно кислород воздуха.ТЭ состоит из двух электродов с электродными камерами и ионногопроводника (электролита) между ними.Схема кислородно-водородного топливного элемента:1 - анод;- электролит;3 - катодРис.7.13.
2Схемакислородно-водородного топливногоэлемента:1 - анод; 2 - электролит; 3 -ПРИМЕР Кислородно-водородный щелочной топливный элементСхема кислородно-водородного ТЭН2, МКОНМ, О2М - проводник 1-го рода - катализатор процесса и токоотвод (Pt,Pd).Каждый электрод - сложная многокомпонентная система.К аноду подводится топливо – водород и протекает его окислениеН2 + 2ОН - 2е = 2Н2Ок катоду подводится окислитель - чистый кислород или кислородвоздуха, идет его восстановление1/2О2+Н2О+2е=2ОНТокообразующая реакция:Н2 + 1/2О2 = Н2О(ж) илиН2 + 1/2О2 = Н2О(г)Во внешней цепи - движение электронов от анода к катоду,в растворе - движение ОН от катода к аноду.Еэ = ΔG/nFЕэ0 = ΔG0/nF.Классификация ТЭ по типу ионного проводника (электролита):с щелочным (95-100 С),фосфорнокислым (200 С),протонпроводящим или твердополимерным (95-100 С),расплавленным карбонатным (высокотемпературный 700 С),твердооксидным (1000 С0).Стандартная ЭДС зависит от температуры в соответствие с уравнениемЕэ0 = ΔН0/nF + TΔS0/nF,где ΔН0 изменение стандартной энтальпии,ΔS0 – изменение стандартной энтропии токообразующей реакции.Стандартные термодинамические характеристики токообразующих реакцийпри 298 КРеакцииЕ0 э, ВΔН0,кДж/моль ΔS0 , Дж/Кмоль2H2 + O2 = 2Н2О(ж)1,23-285,84-163,52H2 + O2 = 2Н2О(г)1,19-241,8-45,4Электрохимическая энергоустановка:- состоит из батареи ТЭ, систем хранения, обработки и подвода топлива иокислителя, отвода продуктов реакции, поддержания и регулированиятемпературы в элементах, а также систем преобразования тока и напряжения.Достоинства:Электрохимические энергоустановки имеют более высокий КПД (в 1,5 - 2,0раза) по сравнению с тепловыми машинами;существенно меньше загрязняют окружающую среду.Выводы:- разработаны и широко используются в технике различные химическиеисточники тока;- в последние годы созданы новые более эффективные первичные хит иаккумуляторы на основе лития и экологически чистые энергоустановки наоснове топливных элементов..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
