1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Каждый пз способон вывода и поддержания баланса воды имеет свои достоинства и недостатки, и регулярного способа его выбора при синтезе генератора сегодня не существует. 5.1.3. Подсистема отвода теппоты Теплота, выделяемая в ТЭ при электрохимпческой реакции, должна быть сброшена для предотвращения недопустимого перегрева. В настоящее время наиболее широко используются две схемы термостэтирования: с использонзнием жидкостного контура и радиатора; с применением воздушного охлаждения.
Выбор схемы термостзтировапня во многом диктуется способом вывода воды и поддержания ее баланса в ЭХГ, Схема термостзтнрования с использованием жидкостного контура позволяет осуществить стабилизацию темперзтуры с нысокой точностью при хорошей равномерности поля температур в ТЭ, Это качество схемы термостатирования позволяет более рационально построить систему вывода воды. Схема воздушного охлаждения более проста и надежна, но во многом лишена преимуществ первой.
5.1пк Подсистема заправки ЭХГ Электрохимическпй генератор с жидким ц>елочным электролитом требует системы заправки и слива электролита, з также хладоагента в случае применения жидкостного охлаждения. Система заправки электролитом должна обеспечивать гарантийное смачнванне всей поверхности электродов щелочью и отсутствие газовых пузырей в электролитном пространстве. Неполное смачннзние электродов ведет за собой «пробулькивание» рабочих газов в электролнтное пространство во время работы 202 и как следствие— — снижение КПД по току и повышенную пожаровзрывоопасность.
Для гарантийного «замачпвания» электродов, как правило, применяют способ заправки с предварительным вакуумированием полост с ей женнон ечоч с> едующим заполнением всех полосте" Г й о>езгз. щелочью. После заполнения производится вытеснение ел ° щ лочи из газовых полостей. Вакуумнзя заправка одновременно гарантирует отсутствие газоных в вкл>очений в электролитном прострзпстве. В связи ышеизлогкенным система ззп" заки к.
с в лючает емкости для щелочи, вакуум-насос и систему трубопроводов с запорными вентилями. Систему заправки часто не включают в состав собственно ЭХГ и относят к вспомогательному оборудованию. 5.1.5. ... Подсистема обеспечение чистоты газов ффективность работы ТЭ, использующего в качестве ловливае топлива нли окислителя газообразные реаген, б г ты, оусгазов.
В ается, в частности. чистотой подзваем ТЭ процессе работы ТЭ посторонние примеси, соэлект ох . держащиеся в реагентах, непрерывно поступаю и т в зону р нмической реакции. По мере потребления абчих газов ия ра оывно по в концентрация примесей в зоне реакц ни непрер вышается, увеличивая концентрационную поляризацию электродов, тем самым снижая КПД элект охимпческого генератора. электроме н Для поддержания работы ЭХГ в оптимальн.. еобходпмо непрерывно или периодически удалять П о накопившиеся посторонние примеси нз з зоны реакции.
родувка газовых камер ТЭ чаще все о тем открытия продувочных клапанов н частичного вы роса рабочих газов вместе с накопившими я зоных к амерах посторонними примесями. Для с .м раллельной хем с па" раздачей рабочих компонентов целесооб азиз «ппод вка-п у . - ромывка», проходящая со снижением давления абочих р газов. Сигналами для проведения продувки могут быть; сигнал от временного устройства; сн гнал от счетчика ампер-часов; нап я>к ' р >кение последнего по ходу газа ТЭ с после ов (в схемах пгя ЭХ с учетом коРР снижение нэп я у 203 Выбор того или иного сигнала ии продувку производится с учетом графика нагрузки и специфики потребителя ЭХГ.
$.1.6. Подсистема автоматического регуякрованкя Подсистема автоматики обеспечивает: а) поддержание постоянного давления рабочих газов; б) поддержание постоянной концентрации электролита; в) ггродувку газовых камер ТЭ от посторонних примесей В процессе эксплуатации ЭХГ могут возникнуть аварийные ситуации, связанные с нарушением технологического процесса его работы.
Основные из них: снижение давления рабочих газов; повышение давления рабочих газов; потеря герметичности полостей ТЭ; снижение напряжения ниже допустимого. При снижении давления рабочих газов может произойти затопление газовых камер ТЭ электролитом. При этом возможно прямое смешение рабочих газов, Для предотвращения возникновения такой ситуации на газовых магистралях ЭХГ обычно устанавливаются сигна' лизаторы давления. При срабатывании сигнализатора происходит отключение ЭХГ от рабочих компонентов и цепи нагрузки. При повышении давления может произойти также прямое смешение рабочих газов. Отключение ЭХГ по верхней уставке сигнализатора давления эту ситуацию исключает.
Потеря герметичности полостей ЭХГ контролируется показаниями сигнализаторов давления. При этом система защиты отключает ЭХГ. Большая группа отказов сопровождается снижением напряжения иа ТЭ. При устойчивом снижении напряжения на ТЭ система защиты отключает ЭХГ. В последующих параграфах будут рассмотрены более подробно подсистемы и агрегаты ЭХГ, а так>хе системы хранения и подачи реагентов.
204 $.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ОСИОВНЬГХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ $.Х1. Кпасскфккадия систем подвода реагентов (на примере водородно-киспородного ЭХГ) Системы подвода реагентов значительно отличаются друг от друга в зависимости от типа топлива (водород или водородсодержащая газовая смесь) и окислителя (кислород или воздух), типа ТЭ (гидрофильные или гидрофобные электроды и т, д.), типа системы хранения и подготовки реагентов, мощности и назначения ЭХГ и т. п.
Однако классификацию систем подвода реагентов, как и других вспомогательных систем, целесообразно проводить по функциональным признакам. Система подвода реагентов обеспечивает подвод реагентов от системы храпения и подготовки реагентов к батарее ТЭ, поддержание с задатпгой точностью давления реагентов в газовых полостях батареи и давления электролита, раздачу реагентов по ТЭ батареи. Основной функцией системы является автоматическое поддержание заданного перепада давлений на электродах ТЭ со свободным электролитом или заданного абсолютного давления в газовых камерах ТЭ со «связанным» электролитом. Ввиду того что в системе хранения и подготовки реагентов водород и кислород находятся, как правило, в компремированном состоянии, основными устройствами системы подвода реагентов являются регуляторы давления. По выбору задающего давления регулятора можно выделить: системы, в которых опорным давлением является давление окружающей среды (атмосферное давление); то же, но собственное давление в корпусе; то же, по давление одного из реагентов; то же, но давление электролита.
В разработках ЭХГ наиболее часто встречаются системы пераых даух типов В водородно-кислородных ЭХГ, используемых на зсчлс, а качестве опорного давления берется атмосферное даалсннс, аодород и кислород поступают н батарею ТЭ через регуляторы перепада даалсння (РПд), Типичными примерами являются ЭХГ мошностыо 25 Вт на осиокс ТЭ с гидрофильными электродами для питании ретрансляииопигя аппаратуры разработки фирмы «Сименс», ф~ Г (баллонное хранение реагентов; избыто'пгае дааление рсагенна входе а батарею после РПд составляет 0,04 МПа); ЭХГ с номинальное мошностью 32 кВт па осиоае ТЭ с югдрофобиычи э'"кгродамн для электромобиля «Электроаан» разработки фирмы 205 «Юяччои карбайд», США (криогеииое хравеиие реагентов; избыточиое давление реагентов после РПД иезиачитсльио превышает атмосфериое; кислородиый регулятор давления обьедииси с эжектором в один узел).
В обоих ЭХ! давление электролита равна атмосферному. В ЭХГ, предиазиачепиых для работы в космосе или под водой, опорным дзвлеиием служит, как правило, дзвлеиие газа в корпусе. Например, в ЭХГ для космического корабля «Аполлоп» (разработка фирмы «Пратт эид Уитии», США) в качестве опорного давлевия используется давлеиве аюта, заполияююего пространство между батареей ТЭ и корпусом блока ЭХГ. Давление азота передается электролиту через гибкую диафрагму, являвшуюся виешпей периферией опорной пластины электродов. Давлеиие реагентов превышает давление азота иа 0,035 — 0,07 МПа Абсоччютиые давления водорода, кислорода и азота соответствсиио равны 0,44; 0,421 и 0,362 МПа, Система подвода реагеитов ЭХГ, предиазиачаемого для иримеиеиия иод водой и размсчцсииого в герчстичиом корпусе, как правило, содержит дополиите.чьцые устройства (регулятор давления иа продувочном кислородном ч.рубопроводе, дроссель иа продувочиом водородном трубопроводе и систему дожигаиия продувочного водорода), автоматически поддсрмчивающие давление газовой смеси виутри корпуса постояииыч.
В системе подвода реагеитов в ЭХГ мошиостыо 50 Вт для работы под водой (разработка английской фирмы «Электрик пауэр сторидж») 0 качестве опорвого давления используется давление азота, ио система вьшолиеиа по разгружсипой схеме, т. е давление азота изменяется при измеисиии глубииы погружения ЭХГ.
Опориым давлеиием может служить давление одито из реагентов. В системах водородно-воздушных ЭХГ, разработапяих К Кордешем (США), опорным давлсиием является давлсиие воздуха (один из реагентов), равное давлсчшчо атмосферы, Представляет иптсргс классификация сисчем подвода реагсптов по эиергопотрсблеиию па собствгииые нужды: системы прямого рсгулировзяия, в которых используется иотеициальиая эисргия сжатого реагекта; системы иепрямого регулировавия, к которым извне подводится дополиительвая энергия в виде электричества или сжатого газа; смешаииые свсгсмы.
Смсшаииые системы хзракгериы для водородно-вочдушиых ЭХГ: система подачи водорода является системой прямого регулировзиия, а системз подачи воздуха, являясь одяоврсмевпо и свете. мой удалепия воды, — систсмои непрямого регулирования, так как вентилятор п устройство для регулировзиия расхода воздуха за рсакпию проиорипоиальпо току пагрузки потрсблячот электрическую энергию. При исцользовзиив волородио-воздушиых ТЭ с гидрофильиыми электродами давление электролита может отстраиваться от атмосферного посредством вакуумвого насоса с сигиализагором пе рспада давлеиия иа воздушном электроде.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
