1598005406-c7dd8660448dd542c8c2f5c17a2e095d (811207), страница 79
Текст из файла (страница 79)
В связи с этим обстоятельством фактический вес всей системы топливной батареи, предназначенной для длительной работы без дополнительной доставки топлива, окажется выше, чем при работе в экономичном режиме. Исклгочительно важным вопросом является надежность работы электродов и их однородность в отношении постоян-. Слива т'Х Сообщения о состоянии работ нв топливным элементом 425 ства потенциала и внутреннего сопротивления. Техническое примеиеиие топливиых элементов требует последовательиого соединения по меньшей мере семи элеыеитов (6 в), часто бывает необходимо 32 ячейки (28 в). Гарантией того, что' У И Луср .Ьа ХЮ ХЯ с, »уаусзмз Ф и г. 149а, Вотгьтамперные характеристики Ня — Оя-элемента фгтрмы «Юппоп карбайд», работающего па изготовленных производственным сую«обои угольных плаеткпчатых электродах. Приголный лля протоляютсленой работы лианатон пгютностей тока от 00 ло 100иа с»' еаытрияоеаи.
Рабочая тсып ратура Лл -Сз' С; оначес«ое пиление напряисенин н яю еио. батарея в условиях длительной эксплуатации проработает, например, 2000 час, является уверенность иа 97010 в том, что каждьгй элемент в отдельности проработает это же время. При параллельном соедииеиии элементов уже иезиачителшюе отклонение виутреипего сопротивления отдельных элемеитов приводит к их значительной перегрузке, Общее сопротивление элементов с электродами размером 35 Х ,,Х 40 см состцвляет порядка 0,001 ом.
Как это обычно бывает для всех вновь разрабатываемых процессов, изготовленные вначале элементы с пластиичатыми электродами обладали сроком службы лишь несколько часов (иапример, недостаточно плоский электрод разрушался из-за создаваемых оправкой напряжений). Другие элементы этой же серии работали несколько сотен часов, а некоторые— даже более 2000 час. Неожиданно резко повлияли иа мощность электродов такие факторы коиструкциоипого характера, как проблемы электрододержателя, подвода электролита и газа, удалеиия воды и, наконец, токоотвода. Статистическая оценка влияния всего этого комплекса факторов оказалась безнадежной.
Однако постепеиио, шаг за шагом выгпепсречислеииые затрудиеиия были разрешены, что позволило поставгить целый ряд опытов. В настоящее время при плотности тока 50 ма/смл достигнута !00010-иая вероятность 1000-часового срока службы и есть осиоваиие получить надежные результаты для 5000 час работы. Такое трудное и требующее много времени изучение ьлияиия отдельиых параметров иа работоспособность элемента, с сожалению, является единственно надежным методом, позволяющим создать технические осиовы для практического использования батарей, Ускоренных методов испытаиий ие существует. Надежные результаты могут быть получены лишь па основе миоголетиих опытов.
Если для некоторых военных приложений приемлемыми оказываются топливиые элементы уже с иесколькими сотиями часов надежной работы, то элемеиты, предназначенные для широкого промышленного примеиеяия (поступающие иа рынок), должны работать несколько тысяч часов. Неизменным остается вопрос о величине и весе топливиых батарей. Топливные элементы фирмы «Юииои карбайд» в этом отношении Хаиириают привилегированное положеиие благодаря вязкому удельному весу угля и пластмассовой оправы электродов.
Так как потребность во вспомогательном оборудовании (иасосах, охладителях„регуляторах и т. и.) в зависимости от назначения различна, то дать какие-либо точиые даипые в отиошеиии веса ие представляется возможиым. Во всяком случае иизкотемпературиая батарея с элементами «Юииои карбайд» обладает преимуществом по сравпеииюсо многими сложными системами. При длительной работе решающим фактором явпяется иеобходимое количество топлива, Приблизительные данные о размерах и весе рассматриваемых батарей приводятся в равд. 1.41, а яа фиг.
1495 Гзингг 1Х изображены различные типы созданных к настоящему времени топливных элементов. В повышении экономичности предназначенных для широкого применения батарей одним из наиболее важных факто- Ф в г. 1490. Различные тниы топливных элемегпов (батарей), созданные в последние годы в лаборатории фирмы «10ннон карбанд» в г. Парма (шл. Огайо, США). В СЕРЕЛННЕ НаДОДНГСЯ Н,— Оз-ЗЛЕМЕНт С тРУб.мтмня ЭЛЕКтРОЛаМП 11Ыбт.1, РЯГШМ С Нп» новый трубчатый Н,— Огэземент ллннай За он, наготовленный в 1йэб г.
лла войск связн амернканской арь~нгь Вверку повешен ьгольнын пзастннчатмя электрод, рялом с ннм электрод размером 16 и 13 с.м а оправе нз пластмассы, нмезошей все необчадямые гааораспреде. дательные устройства; нгабраменная на фнг. дг батарея на за в собраяз яз таких эаектродов. Точно в серелнне показан элемент ка б в, работам пнй ка воздуке н водороде, получаемом в генераторе н.з гнлрнла казня.
Батарея с этнкегкой Юнион нарезка» нмеет б в и мощность Зн вм, ров является работа их на кислороде воздуха. Батареи, о которых здесь идет речь, дают при работе на воздухе плотности тока 25 — 50 маусмз. Минимальная толщина чистых угольных электродов должна составлять около ! млй. Хотя в техническом отношении имеются возможности изготовить намного более тонкие электроды, сразу же встает вопрос экономичности: до тех пор пока сохраняется плотность тока, потребность в объемах для электролитной и 1.азовой камер Сообгиеиил о состоянии робот лп гопливкьг.н элелгекгал 427 остается в основном неизменной.
Е1це предстоит исследовать все многообразие возможных для изготовления электродов материалов и иет сомнений, что в этой области можно ожи- дать значительных улучшений. Ф н г. !50. Фотография лабораторной установки фирмы «К)ннов карбавд» длЯ полУченка Не пУтем химического конвеРткрованкЯ жидких Углеводородов в присутствии водяного пара. Получаемого водорода достаточно для питания батареи на 1О квт. К. п, л, установки относительно энталь- ПНН 1ОВЛПНа и иОЛуЧЕНКОГО ВОдбрОда СОСтаВЛяЕт 70об.
Проблему удаления образующейся в результате реакции воды можно решить двумя путями. Во-первых, можно применять более разбавленный электролит и работать при температурах порядка 60'С. Путем циркуляции сухого кислорода и водорода можно благодаря испарению на электродах Глава IХ Сообщения а состоянии рабат на танлиеным элементам 431 ных элементов. Основная цель — создание экономически выгодной силовой установки, использующей недорогое, легко досту иное топл ива. В 1959 г. «Пратт энд Уитни эйркрафт корпорейшн» приобрела патенты на работы Бэкона, Чамберса по созданию топливного элемента, которая до того времени многими считалась самой плодотворной экспериментальной работой, фирма «Прэтт энд Уитни эйркрафт корпорейшн» заключила соглашение с фирмой «Ливана», которая получила патенты по договору с Лнглийскиьт национальным научно-исследовательским советом. После второй мировой войны Бэкон (Кэь!бриджский университет), начавший свои эксперименты в 1932 г., создал водородно-кислородный топливный элемент с мощностью, достаточной, чтобы привести в действие транспортный грузовик с 2 т груза, отрезать кусок красного дерева дисковой пилой и привести в действие сварочньш агрегат.
Чамберс в «Санда плейс ресерч инститьют» проводил эксперименты с так называемым «кврбокс»-топливным элементом, использующим компоненты дешевых нефтепродуктов и воздух. Простой топливный элемент можно сконструировать из стандартной химической лабораторной стеклянной посуды, Совершенно иначе обстоит дело с разработкой совершенных силовых установок топливных элементов, которые должны отвечать ряду требований; обладать строго определенной характеристикой, достаточным сроком службы, приемлемым размером, надежностью в работе и быть экономичными.
Разработка системы водородно-кислородного топливного элемента достигла такой стадии, когда следует обратить внимание на выполнение этих требований. В результате сейчас осуществляется обширная программа по разработке силовых установок и вводятся в действие совершенные силовые системы. Полупромышленная модель силовой установки на 2 квт показана на фпг. !52; она состоит из двух топливных батарей мощностью 1 квт каждая и устройств для хранения реагирующего вещества, удаления использованного тепла, удалег!ия и хранения отработанного продукта реакции и для регулирования. Чтобы поддержать усилие, направленное на создание этой силовой системы, особое внимание было обращено на разработку электродов и методов их изготовления, позволяющих получать прочные и воспроизводимые структуры с большим сроком службы и устойчиво улучшенную характеристику, Все отрасли науки и техники, необходимые для создания силовой установки, были использованы, включая конструирование, испытание, анализ, производство, осмотр и контроль качества.
По договору с Национальным комитетом по аэронавтике и исследованию космического пространства в эту программу. входит разработка небольшой силовой установки — прототипа водородно-кислородного топливного эле» мента для использования при космических полетах. Фиг. 152. Модель силовой установки мощностью 2 кюн фирмы «Пратт анд Унт!гн эйркрафт», состоящей на двух батарей высокого давления тнгы Бекона мощностью 1 нвнт каждая (елена), устройств для хранения реагнрующего вещества (справа), телообменннков для удаления выделяющегося тепла (а середине), устройств для тдалеиггя н хранения отрабо- танного продукта реакции н для регулирования.
955. СООБШЕНИЕ О СОСТОЯНИИ РАБОТ ПО ТОПЛИВНЫМ ЭЛЕМЕНТАМ В «ДлКЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК» Либхавский Топливный элемент с ионообменной мембраной, имеющий площадь 11,5 сэта, работает непрерывно третий год. Он является начальной вехой в разработке практически применимых систем непосредственного превращения энергии в фирма «Дженерал электрик». В течение последних 2 лст элементы этого типа стали изготавливать размером до 550 см'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
