1598005406-c7dd8660448dd542c8c2f5c17a2e095d (811207), страница 57
Текст из файла (страница 57)
д. для частичных нагрузок. В этом случае такой насосный аккумулятор в оптимальных условиях достигает значения общего к. п.д., равного 75о>о., при максимальном использовании емкости аккумулятора он падает до 70о>о, а при ')л использовании — до 5>0о)о. Таким образом, характерное различие между электрохимическим и насосным способами аккумулирования энергии заключается в том, что к. п.
д электрохимического способа прп уменьшении нагрузки растец в то время как при насосном аккумулировании он сильно падает. Однако при сравнении обоих способов аккумулирования энергии наибольший интерес представляют не отдельные значения к. и.д. при той нлп иной нагрузке, а среднее значение общего к.
п.д. для сильно колеблющейся нагрузкчч (что имеет особенное значение при аккумулировании энергии). Если за основу принять треугольную нагрузку, обычно встречающуюся на электростанциях пиковой нагрузки, то для насосного аккумулятора средний общий к. п.д. получается равным 68о)о, тогда как для электрохимнческого аккумулирования переменного тока ов составляет около 56",о Для постоянного тока, получающего (благодаря растущим потребностям химической промышленности) все большее распространение, об>ций к. п. д.
ввиду отсутствия потерь на выпрямление переменного тока и на его повторное получение достигает значения около 62очо. Согласно вышеизложенному, средний к. п. д. электрохнмического аккумулирования энергии в настоящее время все еще меньше, чем средний общий к. п. д. современного насосного аккумулятора. Но так как насосные аккумуляторы по географическим причинам могут устанавливаться не везде, во многих случаях при их использовании приходится передавать аккумулнруемую и получаемую энергию на большие расстояния. В связи с этим, не говоря уже о дополнительных расходах на сооружение линий передач, возникают потери при передаче энергии, которые еще больше снижают общий к.
п, д. насосного аккумулятора. Напротив, при электрохимическом аккумулировании энергии такие линии передач и трансформаторные подстанции не нужны, ибо аккумуляторы подобного типа могут устанавливаться непосредственно рядом с электростанцией или с промышленным потребителем. Для насосного аккумулятора необходимо предвидеть, кроме географических условий, также наличиесоответствующего количества воды.
Если высота падения воды равна !00 м, то для обеспечения 1 квт ч электроэнергии необходимо 4 м' воды, По сравнению с этим для электрохпмнческого аккумулирования с разложением воды необходимо лишь около 0,0004 м' воды на 1 квт ° ч, или 0,5 н. ме водорода и 0,25 н, м' кислорода (на 1 хвт ° ч); при полной обратимости процесса и Е = 1,23 в соответствующие значения были бы равны 0,00027 м')квт ° ч, 0,34 н.
м' водорода и 0,17 и. м' кислорода. Вследствие незначительной потребности в воде в случае электрохимического аккумулирования энергии особый интерес представляет возможность его применения в бедных водой областях, например для аккумулирования солнечной энергии. В последнее время научились с помощью термоэлементов [28 — 33] нли элементов с кремниевым запорным слоем 127) превращать эту энергию (запасы которой огромны) в электрическую с к.
п, д., достигающим 1!о(о (24). Эта энергия получается в виде постоянного тока низкого напряжения н, таким образом, как бы предназначена для электрохимического аккумулирования. Впрочем, процесс аккумулирования газов под давлением можно вести так, что при этом образуется щелочной остатс>к, содержащий до 1о)о тяжелой воды, которая во все возрастающих количествах используется в ядерных реакторах в качестве замедлителя. На подробностях дальнейшего обогащения тяжелой воды мы не будем здесь останавливаться, ибо известно, что как раз первая ступень обогащения от естественной концентрации дейтерия до его содержания примерно 1'!,' 317 Области арименения ДСК-материалае Глаеа УЛ 313 ввиду большого объема обрабатываемой воды вызывает наибольшие расходы, В то время как все вышеизложенное об электрохимическом аккумулировании относится исключительно к частному случаю разложения и рекомбинации воды, Пипер [25] исследовал и оценил все возможные электрохимические реакции получения энергии, в частности «редокс»-системы.
Поэтому нет необходимости останавливаться на их изложении, но следует отметить, что практическое использование предложенных реакций аккумулирования тормозится из-за отсутствия подходящих электродов. 7.6. УСТОЙЧИВЫЕ ДСК-КАТАЛИЗАТОРЫ РЕИЕЯ ДЛЯ ИЕЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ Никелевый ДСК-электрод объединяет в себе большую каталитическую активность никеля Рснея с высокой прочностью и хорошей электро- и теплопроводностью опорного скелета из спеченного карбонильного никеля.
Эти свойстваделают возможным применение в качестве катализатора ДСК- электродов в таких химических реакциях, которые до сих пор проводились с обычным никелевым катализатором Ренея. Вероятно, это особенно целесообразно для реакций, происходящих в потоках газов и жидкостей: смесь реагентов можно продавливать через диски из ДСК-материала. Благодаря хорошей теплопроводности электрода можно точно регулировать температуру катализатора и легко отводить избыточное тепло, возникающее во время реакции. Благодаря равномерной пористости ДСК-электрод обеспечивает эффективный подвод смеси рва~сигов к катализатору и отвод продуктов реакции. При применении же порошкообразных катализаторов приходится идти на компромисс; если сильно спрессовать порошок, то при хорошей проводимости получается малая пористость катализатора; если спрессовать слабо, то, наоборот, создается хорошая пористость, но плохой термический контакт между отдельными зернами катализатора.
Такого рода трудности преодолеваются с помощью ДСК-электродов. По сравнению с обычным катализатором Ренея ДСК-материал обладает еше одним большим преимушеством. Если обычный сплав Ренея, состоящий из никеля и алюминия, подвергается действию горячих щелочных растворов, то наблюдается разрушение зерен до весьма малых размеров. В результате получается мелкодисперсный катализатор. При гидрировании в интенсивном потоке измельченный катализатор со временем истирает вентили и может закупорить регулирНошие органы.
Напротив, ДСК-материал, даже состоящий из зерен величиной менее 0,5 мм, при многомесячной работе в концентрированном КОН не разрушается. Отдельное ДСК-зерно сохраняет свою геометрическую форму. Благодаря тому что никель Ренея в порах опорного скелета не лежит в виде взвеси, а прочно припечен к стенкам, вымывание его из пор также не наблюдается. Многие химические процессы проводятся с постоянной циркуляцией катализатора, обеспечивающей лучший обмен веществ, ибо катализатор необходимо все время регенерировать 134]. В таких случаях особенно высокие требования предъявляются к механической прочности зерец катализатора, которые должны выдерживать постоянную нагрузку трения. Из-за своей малой прочности и склонности к разрушению металлы Ренея мало пригодны для такого рода процессов.
Напротив, двухскелетный катализатор при равноценной химической активности достаточно прочен, чтобы выдерживать нагрузку, связанную с циркуляцией. Особенно просто можно решить проблему движения катализатора, если применить экономичный электрод, подробно описанный в равд. 7.3. Этот электрод содержит тонкий слой ДСК-материала, прочно напеченный на пластинку или проволочную сетку. Если в качестве носителя используется пластинка, то катализатор может подвергаться любым перемещениям. При этом катализатору можно придать необходимый гидро- динамический профиль, если, например, нужно улучшить массообмен с помощью турбулизации пограничного слоя на подвижном катализаторе.
При использовании катализатора Ренея для чисто химических реакций также можно рекомендовать метод контролируемой активации (см. разд, 4,1172), позволивший существенно увеличить плотность анодного тока водородного ДСК-электрода, В этом методе процесс активации катализатора Ренея контролируется и регулируется с помощью изменения его электрического потенциала, благодаря чему появляется возможность готовить катализатор с воспроизводимой величиной активности 135].
Еше не исследовано, существует ли связь между потенциалом активации и катадитическими свойствами, например селективностью. Такого рода связь вполне можно предположить, нбо свойства металла Ренея сильно зависят от условий акти. нации. Вероятно, с помощью метода контролируемой активации может быть также исследовано и объяснено до сих пор Глава ЧП 318 Литература 319 не выясненное влияние алюминия, остающегося в катализаторе Г36). В заключение мы хотели бы еще упомянуть о том, что двухскелетные катализаторы могут быть изготовлены и из многих других металлов. Вводя в сплав Ренея другие металлы или соответству!ощим образом обрабатывая ДСК-материал, можно также обеспечить селективность его каталитического действия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
