1598005406-c7dd8660448dd542c8c2f5c17a2e095d (811207), страница 20
Текст из файла (страница 20)
12г системы, увеличения давления. Описание гамаиаристых газадиффузианных ЛОК-зле!страдал 97 Такие генераторы Нй могут быть полезны для химических лабораторий. В сочетании с кислородными вентильными электродами они могут служить для аккумулирования энергии. При избытке электроэнергии в них может идти электролиз, а при потребности в ней — рекомбинация хранящихся Чан г. !2г.
Вентнльный электрод для электролнтнческаго получения На с системой повышения давления водорода. л-обратимый нг-дск-рабочий слой с равновесными порами; б — неактивный си-дск напорный слой с узкими порами, радиус которых соответствует капиллерному давынюо 3 ПЫМ! Š— ПОЛОжГПЕЛЬИЫй ПОЛЮС! Г-баЛЛОВЫ ВЫСОКОГО Лап тснна Нз! Д- ЗасдтРОднт !КОН илн Хаанк Е-перинатальный полос; дк — газоваи камера; З-сгьтьфон.
под давлением Н и О,. Более подробно аб этом сказано в Равд. 7.5. На фиг. 111 изображен разрез такога аккумулятора энергии, а на фиг. 1!2 и 1!3 приведены данные по расходу мощности на аккумулирование и дается сравнение этого аккумулятора с обычными насосно-гидравлическими. На Фиг. !05 поясняется, как можно использовать такой вентильный электрод для автоматического управления электрохими.
вескими реакциями, сопровождающимися выделением газов. При этом речь идет о вовам варианте хорошо известного аппарата Киппа Глава П Оаи,ание гомоаорис~ыл зазодифтйузионныл ДСК-злентрадов 99 2.7. СПОСОБНОСТЬ ДСК-ЭЛЕКТРОДОВ К АККУМУЛИРОВАНИЮ И ПЕРЕГРУЗКАМ Реакция окисления подведенного к топливному электроду газообразного молекулярного водорода до иона водорода проходит через промежуточную стадию диссоцнационной хемосорбции, во время котороп частично нейтральные, частично нонизированные') атомы Н,лс связаны с атомами никелевого катализатора Реиея. Были подробно исследованы отдельные стадии этой хемосорбции и десорбции 116), что было необходимо как для принципиально~о теоретического выяснения механизма работы газовых диффузионных электродов, так и потому, что хемосорбировапный Нл„, практически представляет собой в высшей степени важныи резерв готового к реакции топлива, Хеьеосорбнрованный водород совместно с соответствуюшим запасом хемосорбировапного серебряным катализатором катода Ог,д, может позволить периодически нагружать Нг — Ог-элемент с ДСК-электродами сильнее, чем это соответствует количеству подводимых газов, Фактически можно даже дать количественные рекомендапни для конструирования ДСК-аккумуляторов, так как, с одной стороны, заряд нигде не может аккумулироватьс~ легче, чем в соединении с протоном, а, с друго!т стороны, ДСК-аноды способны аккумулировать до 1,! атома водорода на ! атом никеля.
Такие ДСК-аккумуляторы [4, 17) интересны не только из-за возможного малого веса, во и потому, что разряженный аккумулятор (фпг, !2д) по выоору можно заряжать обычным образом от исто ялика постоянного тока илн (чаше всего) путем вдувания Н. и О. (ср. разд. 5.!). Эти отчасти несколько абстрактные измерения и вычисления вследствие нх з ~ачения для практического подтверждения превосходства ДСК-системы следует наглядно пояснить показом фотографий соответствующих демонстрационных опытов, Опыты по способности электродов к нагрузке, показанные на фиг. 12е — 12л, проводятся в Н вЂ” О -элементе, имеющем электроды поверхностью 25 смг при температуре 25'С.
Для того чтобы можно было отчетливо показать расходомеры Ог (слева сверху) и Н (справа сверху), а также шкалу амперметра (внизу), сама батарея не показана, Из фиг, 12е видно, что при / =- 0 элемент ие потребляет ни Нш ни О,, т. е. электроды полностью газонепроиицаемы. На фнг. 12ж показано потреблеяпе газов после включения ') Г)редстввлеиие о чвстиниои лиссоиивиии вдсорбироввииых атомов водорода ивлистси сочиительиым. — Прил. рсд. нагрузки в 1,Оа, соответствуюшей плотности тока ! = 40 ма/см', Расходомер Ог показывает падение давления приблизительно на 40 л.и, а расходомер Нг — на 50 мм.
Наконец, нагр)зка уВЕЛНЧ~ВавтСя дО / = 4 а, т. Е. / = 160 Ла/Смг ПрП ЭТОМ, КаК нзобралсено на фиг. 12з, показание Ог-расходомера возросло до 150 ллй а //г-расходомера — до 190 лм. Ровно в 12 час. 1 Ф и г. !Ед. Фототрвфив ДСК-вккумулиторв иод большой нагрузкой. Амперметр (спрввв) показывает ток больше !ба, вольтметр (слевв)— ивпрвжеиие ив клеммах 0,7 в. (как показывают часы на фиг. 12з) был прекрашен подвод водорода к аноду.
Из фиг, 12и видно, что, несмотря на это, спустя 10 лаан через цепь течет сильный ток нагрузки; он лишь немного уменьшился (с 160 до 128 жа/см'). Соответственно уменьшилось потребление кислорода со 150 до 130 лгм, в то время как Н,-расходомер показывает полное отсутствие подвода топлива, В это время нагрузка выключается; показание Ог-расходомера сразу же возврашается к нулю, а топливный анод начинает пополнять запас израсходованного хемосоРбиРованного Нвлс, поглоШаЯ молекУлЯР- ный газообразный водород. Как видно из фиг. 12к, этот поток водорода в 12 час.
ЗЗ мнн. достигает своего максимума, а нмепио !55 мм Спустя еше 6 .ипн поток Н уменьшается до 30 жж (фиг. 12л), а несколькими минутамн позднее запол- «ение анода заканчивается. 1 П Га Ф н г. 12е. Начало демонстрационного опьпа, показывающего способность Н,— О,-элемента к перегрузкам и аккумулированию знергии. Слева вверху нахолнтсв расхоломер Он справа вверху — растоломер Н, внизу посрелнне — амперметр. Прн У=О не потреслаютеа нн О„ нн Нл влехтроаы полностью гаво. вевроннолемы.
Ф и г. 12кс. После включения нагрузки 1 а падение давления иа О,-расходомере равно 40 мы, а на Н,-расходомере — 50 мм ф и г. 12з. После повышения нагрузки до т' = 4а, т. е. х'= !60 ма!сага, падение давления Оз равно !50 мм, а Н, — 190 мщ. Часы показывают 12 час. 00 мнн. — время, когда был прекращен подвод водорода, Фиг. 12н. Через 10 щин после полного прекращения подвода водорода (что подтверукдается показанием Н,-расходомера) влемент все еще дает злектроанергию.
С падением силы тока несколько уменыпается расход Ое В 12 час. !О ыин. нагрузка выключаегсн. 12гаоа Н Р32 Ф и г. 12л. Пополнение запаса водорода заканчивается. В 12 час. 39 мин, показание Н,-расходомера равно лишь 30 лгм. Если вместо Н, прекратить подвод Ом то получается аналогичная картина.
ДСК-элемент дает также энергию, причем даже при неизменной избыточной нагрузке, если одновременно прекратить подвод Н. и Оа. Как видно из разрядной кривой ДСК-апода (см. фиг. 5ч), он способен аккумулировать около 270 а час па 1 кг 'г(1-катализатора. Катод нз серебра Ф и г.
12к. При выключснии нагрузки (т'= О) потребление О, сразу же прскраигается, а анод начинаег пополнять запас израсходованного топлива Н... поглощая молекулярный водород. В 12 час. 33 мин. показание Н,-расходомера достигает максимума, равного !55 млг. Ренея аккумулирует соответственно около 80 а час/кг, что практически достаточно. Конечно, возможно также изготовить ДСК-аноды и ДСК-катоды, которые благодаря отличающемуся от вышеуказанного составу оудут иметь более высокую аккумулирующую способность, чем обычно применявшиеся в Н вЂ” О -элементе электроды.
Для каждого инженера совершенно ясно, что источники энергии с такой высокой способностью к перегрузке и запасом энергии обладают единственными в своем роде преимушествами для использования нх как на сташиопарных электростанпиях, так и для привода транспортных средств. Другие системы топлпвны:с элементов не ооладают подобной гибкостью. Угольные электроды содержат слишком малые количества катализатора для того, чтобы опи могли достичь 0 « .»««,,, ттт» *лрк- тк ~в такой сорбпионной емкости. Электроды для элементов типа Бэкона, работающих при высоких давлениях, напротив, имеют высокое пропентное содержание активного металла, однако при температуре ниже 100' С их каталитическая активность слишком незначительна, а при рабочих температурах от 200 до 250'С слишком мала аккумулирующая способ- ность. Как видно из диаграммы, приведенной на фиг.
50, при нагревании приблизительно до 40'С никель отдает около полонины хемосорбированного водорода, другую же половину '4 он отдает при температуре около 90'С. По Странскому [181 и Заутлеру [19~, это соответствует соединению водорода с никелем в а- и Ь-узлах кристаллическо(1 решетки никеля. Резюмируя, следует подчеркнуть, что достижение ДСК- системой при мягких рабочих условиях приблизительно таких же плотностей тока и к. п. д., какие достигаются в системе Бэкона при средних температурах и высоком давлении, недостаточно характеризует данную систему.
Напротив, кик Раз благодаря работе при температуре окружающей среды эта система обладает такой большой гибкостью, что ради нее мозкно даже согласиться с ухудшением других качеств. Этн Г04 Описание гомопорисгьл гаводиффуаионньгл ДСК-электродов 105 Глава Н «мягкие» рабочие условия, способность к перегрузкам и аккумулированию энергии значптельяо сокрашают затраты на регулирующие механизмы, необходимые, например, для элементов высокого давления Ли [20] и работающих на амальгаме натрия элементов Миллера [2!]. 2.8 ДСК-ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ СО Около 50 лет назад Гофманн [22] описал элемент, в котором в качестве топлива использовался СО. Элевгент с анодом из пористой меди и пористым угольным воздушным катодом показал при работе на шелочном электролите (ХаОН) напряжение холостого хода 1,04 в.
Гофманн рассматривал его как Нг — Ог-потенциал, считая, что водороддолжен возникать благодаря предварительной конверсии согласно реакции СО+ 2ОН-- СО + 2Н,д,. Мы не согласяы с этим объяснением, так как СΠ— Ов-потенциал превышает измеренное напряжение более чем на 0,45 в, а следовательно, как схемати. чески поясняется на фиг. 99, электрохимическая десорбция СО должна сопровождаться катодным выделением Нг на том же самом электроде (об отдельных реакциях и их потенциалах см. в равд. 7.1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
