1598005406-c7dd8660448dd542c8c2f5c17a2e095d (811207), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Кроме того, к. п. д, системы снижается из-за расхода энергии на сжн. тие газов, При наличии хороших двухслойных электродов дальнейшее исследование было направлено к достижению более низких рабочих температур (до 200' С) и давлений (0,3 атм). Мус (фирма «Лизона — Мус») рассказал, что эта новая система проработала более 2000 нас без существенного ремонта с удельными мощностями 3 квт(ма (!50'С) и0,5квт(мт (30'С) при напряжении 0,9 в. Отдельные элементы толщиной примерно 13 млт изготавливаются из кислородных электродов размером 533 Х 381 мм, окружающих водородные электроды размером 482 Х 330 мм. Ведется работа над топливным элементом, в котором используется неочищенный водород и воздух. При температуре !40'С и напряжении 0,9 в удельная мощность такого элемента составляла 1,3— 1,5 квт(м' (ср.
равд, 9.54). Лаборатории фирмы «Шелл» в Англии опубликовали результаты работы над водородно-кислородным элементом, позволяющим снимать ток плотностью 70 ма1сме при комнатной температуре нли вдвое больший при 60" С в кислом Сообщения о состоянии аабог по гоя тттеньтм елеяеятаа 4!7 4!6 Глава !Х или щелочном электролите. Как сообщалось, мощность такой батареи была 100 — 170 квт/м', или О,! квг/кг; золщина ше- сти элементов равняется 25,4 мм. Азотсодержащие и металлические «топлнва» На аммиачно-кислородном элементе фирмы «Аллис— Чалмерс» получена плотность тока 60 ма/см' при напряже.
нии 0,3 в, удельная мощность 17 квт/м'. Фирма «Монсанто кемикл компани» разрабатывала для воздушных сил и интендантской службы топливный элемент, в котором в качестве топлива использовался гидразин, а в качестве окислителя — перекись водорода. Барак (фирма «Клорайд электрик сторидж») взял патент на изобретение такого топливного элемента. Он указал максимальные мощности 0,06 вт/см' для этой системы, 0,025 вг/см' для их водородно-кислородного элемента и 0,163 вг/сма для их цинковокислородного элемента. Фирма «Электрик сторидж бэттери» также проводит исследование системы, в которой как «топливо» используется цинк, а как окислитель — кислород (ср.
равд. 9.57). Два вида элемента, в котором в качестве «топлива» используется амальгама натрия, сейчас изучаются: элемент си. стемы амальгама натрия — кислород Егера и элемент системы амальгама натрия — хлор Сматко (ср. равд. 1.73). Их можно было бы рассматривать как промежуточные между системами топливных элементов без регенерации и регенеративными системами потому, что ртуть, конечно, следует регенерировать. Элемент Сматко, по-видимому, находится в стадии исследования.
Плотности тока до 250 ма/см' были получены при напряжениях около 1 в, когда хлор служил окислителем, и при напряжении 2 в, когда окислителем являлся бром. Фирма «Келлог» изготавливает сейчас батарею, состоящую из элементов Егера, мощностью 75 квт для флота. Вес ее 4,5 — 6,5 кг/квг ° ч, учитывая запас топлива; работать батарея будет при атмосферном давлении и температуре 60' С. Регенератнвные системы Для регенеративных топливных элементов могут быть рассмотрены даже очень доро~ив химические системы, поскольку запас расходуемых материалов не требует постоянного пополнения. Было предложено много систем.
Некоторые из них уже были исследованы в лаборатории, но потом оставлены из-за экспериментальных трудностей. Другие еще только изучаются, причем такая система, как 80« — $0„ис. следуется для воздушных сил. В статье, представленной Людвигом из фирмы «Электрооптикал системз», указывается, что системы топливных элементов с термической регенерацией, по крайней мере каксейчас представляется, не могут конкурировать с другими источниками энергии для космических кораблей. Даже наиболее оптимистически настроенный д-р Агрус из фирмы «Дженерал моторс» пришел к выводу, что «топливный элемент по сравнению с аккумуляторами в настоящее время не обладает существенными преимуществами как устройство акку. мулированпя энергии для космических кораблей» Эта цитата, конечно, относится к батареям регенеративных топливных элементов.
Тем не менее работа над определенными регенератпвными системамп продолжается. Например, для войск связи фирма «Претт энд Уитни» исследовала регенератинную часть водородно-кислородного элемента Бэкона мощностью 500 вт. Была предложена система, которая может работать в состоянии невесомости с минимальным расходом энергии на электролиз и разделение газов. Было найдено,что к.
п. д. электролиза возрастает с температурой, а Егер как раз устаношил, что при повышенных температурах элемент обладает лучшей проводимостью. Для разделения газов искусственная сила тяжести создается в двух вихревых камерах, причем газ образует середину вихрей. Элемент весом 13,6 кг и общей моьцностью 500 вг должен будет давать дополнительную могцность 100 вт на циркуляцию электролита в системе. Вес всей системы топливного элемента будет колебаться от 50 до 100 кг в зависимости от орбиты спутника. По этой причине такую систему имеет смысл использовать только на спутниках, выходящих на высокие орбиты (порядка 24000 км). Она должна давать плотность тока 650 ма/см' при температуре 240" С и давлении от 25 до 50 атм и иметь к. п.
д. по энергии 70е/о. Работа продолжается при поддержке воздушных сил и войск связи. Фирма «Локхид эйркрафт корпорейшн» по договору с войсками связи пыталась исследовать два вида регенеративиого солнечного топливного элемента. Однако разработка фоторегенеративного элемента прекращена из-за серьезных трудностей. Термический регенеративный топливный элемент на основе иодида кадмия еще находится в стадии лабораторных исследований.
Большие концентрации иодида кадмия не являются, по-видимому, серьезным препятствием, если элемент работает при 415" С, 90 ма/см' и 0,6 в. Работа над регенеративными топлнвныхпи элементами продолжается, 27 э. Юсти, А ваятель Сообщения о состоянии работ по топливным элементам 419 Глава ~Х 4!В До недавнего времени программа воздушных сил в основном предусматривала разработку имеющихся систем топливных элементов, а не носила исследовательский характер.
В результате этого многие не решенные еще проблемы топливного элемента осложняли работу, К числу таких трудностей относятся плохие характеристики кислородного электрода, неудовлетворительные химические пары и отсутствие материалов для создания конструкций элементов.
Сейчас прилагаются усилия, чтобы преодолеть эти трудности. Фирма «Дженерал электрик» разработала лабораторную модель топливного элемента с ионообмеиной мембраной для воздушных сил. Еще две такие же батареи должны быть изготовлены для лабораторных испытаний и испытаний в полете (см. фиг, 152). Полагают, что для этих целей скоро появятся и другие типы топливных элементов.
Программы новых исследований В ходе обсуждения различных способов решения проблемы топливного элемента уже упоминались некоторые задачи и программы текущих работ. Благодаря щедрой поддержке со стороны Управления перспективных исследовательских проектов армия может значительно расширить программу своих исследований, Войска связи, инженерный и артиллерийский корпусы, а также исследовательский отдел армии, являющийся руководящей организацией, начали ряд работ на средства Управления.
Они рассмотрят такие вопросы, как подача кислорода к катоду; механизм реакций кислорода на катоде; механизмы реакций на аноде, открытые с помощью различных современных исследовательских приборов; обзор возможных органических топлив, чтобы найти рациональную основу для их выбора и изучения; иследование низкотемпературного элемента, использующего воздух и электролит, нс накапливающий СО».
Не стоит говорить, что работа над темами, финансируемыми армией, флотом и воздушными силами, будет продолжаться, а в некоторых случаях и расширяться. Воздушные силы, например, только что заключили договоры, согласно которым будет изучаться электролитическое окисление неорганических и органических соединений, электрохимия растворенных газов, попытаются найти новые «редокс»-спстемы и будут исследовать мембраны для элемента фирмы «Айоникс». Краткий обзор основных проблем Можно надеяться, что в результате всемирного обширного исследования в этой области некоторые проблемы будут решены в ближайшее время.
Среди них важнейшими являются потребность в высокоактивных анодных катализаторах для того, чтобы создать низкотемпературный углеводородный топливный элемент; в катализаторах, не боягцихся отравления серой, для использования неочищенных газов; в высокоактивных катодных катализаторах, чтобы можно было применять воздух как окислитель, — все это для систем без регенерации. В связи с этим Сальцедоиз «Ярдни интернейшнл корпорейшн» недавно сообщил об использовании радиоактивных изотопов в качестве катодных катализаторов для недорогих элементов с большим сроком службы (ср. равд. 1.9). Проблемы высокотемпературных элементов с расплавленными карбонатами в основном связаны с коррозией, поддержанием контакта между электродом и электролитом, видами и материалами конструкции (ср.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
