1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 64
Текст из файла (страница 64)
.. .. .. .. .. 20 Мо цность максимальная, Вт ... . ... . . , , . .. . 24 Напра>кение п дпзгазонс нагрузок ог 0 до номинальной, В 12+10>>>а Время работы между заправками, ч ..., ..., ,, 8 Масса НяА)Н„ на алку перезаправку, г .. . .. , . .. . 80 Бо шчесч по воды лля одной перезаправки, > м' .
. . . . . 400 Матса (бе.> реагея>а и воды), кг..........., . 9 Эксплуатзцпя ЗУ допускается только прн положительных температурах окру кающсго во«духа. Для обеспечения работоспособности ЭУ при отрицательных температурах необходимо использование чеплои.юляцпи и системы предвар>юельного подогрева батареи ТЭ. В качестве п>омяцна внутри корпуса применяется пепополистп. рол, что позволяет расширить диана шн раба>нх чем!нрагур от - — 30 до -ч 40'С, Предварительный пологрев батареи ТЭ при очрицатель. пых температурах осуществляется с помощью водородной горелки, использующей водород, образующийся в рсакторе. Пос.чс прогрева батарей ТЭ до положительных температур >орелка отключается, а тепловой режим батарея поддерживается эа счет собстнс>шаго тепловыделения.
происходя>цсго как н батарее ТЗ, так п н реакторе. Прн длительной эксплуатации удельиан «псргня ЭХГ с уче>ом массы реагентов и некоторых вепш>огемельных устройств (горелкн, сумки для переноски и пр.) превышает 500 Вт.ч>кг, а ресурс работы 2000 ч без ухудшения электрических параметров. Рассмотренные в настоящем параграфе примеры выполнсшн ЭХГ системы водород — воздух показывают возмож!п>сть со«дания высоко>ффе тинных усгройств при учете всех дестабилизирующих фак>оран. сп ~гс Мелкость, Вт ЗМ) ~ 1020 Характернстспсв 420 360 16 640 320 31 27-п4 Циркулирующая )ккдкогть 4 — 38 150 120 (сянусо- ) 70 (любая) ндальная) 22 — 93 336 $.7.
БАТАРЕЯ ТЭ 44ЛЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОВ Батареи ТЭ ва основе водородно. кислородных ТЭ с ИОМ являются перспективными для работы в составе космических аппаратов, Эта перспектива обусловлена хорошими массо. габаритными характс. ристиками, большим ресурсом и простотой систем обслужинания. В этом отношении следует отметить два основных достижения фирмы «Дженерал электрик» (СШЛ) — применение ТЗ с ИОМ на кос.
киевском корабле «Джемини» и биоспутнике [6.3). Энергоустановка для космического корабля «Джемини» состояла нз двух ЭХГ мощностью до 1 кВт, каждый из которых имел три батареи ТЗ (рис. 6.57). В свою очередь каждая батарея ТЭ состояла нз тридцати двух носледовательно зчектрнческн соединенных ТЗ.
На космическом корабле «Джемини» были использованы ТЭ с ИОМ из Рис. 6.57. Принципиальная схема системы энергоснабжения космического корабля «Джемини» [6.2) ! — батарея тсй У вЂ” хаадагент; У вЂ” топливо; 4 — окисвнтевь; б — подогрева. тель реагентов; б — радиатор; У вЂ” насос двя хаадагента; 8 — хвадвгепт; Р— вода; )а — аккумулятор; !! — лины; )2 — электрический коигрсвь н управление. нолистиролсульфокислоты, не позволявшими поднять рабочую теыпературу выше 50"С (скорость деградации увела швается вдвое при понышенин температуры нг 10'С), Таким образом, хотя установленная на космическом корабле ЭУ впервые продемонстрировала возможность получс)ия на орбите электроэнергии за счет ТЗ н жестких условиях окружающей среды (кевесомости), автоматической работы, ускорения, вибрации и ударон, глубокого вакуума, теи не менее были выявлены и некоторые недостатки, трсбонаншие дальнейшей разработки.
В целом система ТЭ на «Джемини» выдержала семь космических полетов общей длительностью 840 ч при наработке . 19 кВт ч электроэнергии со средней мощностью 0,62 кВт. 0,8 ' а 0,! а,г 2,2 6 Ч зг 4/С ' Р ис, 6.58. Улучшение параметров и рост рабочих температур ТЭ с ИОМ фирмы «Дженерал электрик» [6.21). ! — «Джемини» (28'С); 2 — биоспутинк (80'С); 3 — программа ЫАСЛ (1 этап) (82 "С); 4 — программа НАСА (!1 этап) (82'С) б — препварнтепьные вабора- торные испытания мембраны Ныв,(2 мм ()Щ'С). На биоспутнике был установлен аналогичный ЗХГ, но состоящий из одной батарея ТЭ мощностью 350 Вт.
Программа, начатая в 1963 г,, была успешно завершена в 1968 г. испытанием ЭУ на орбите прн 42.дневном полете. Основное различие между ТЭ, установленными на «Джема)н» и биоспутнике, заключалось в том, что в ТЭ на бноспутнике были установлены перфторированпыс ИОМ. Отвод воды из ТЭ в обеих ЭУ производился с помощью фитилей через газоводоразделителн. Основные характеристики рассмотренных батарей ТЭ приведены н табл.
6.3. В настоящее время фирма ведет разработку ЭУ перспективных космических программ и предполагается при плотности тока 0,10— 0,25 А/смт достигнуть удельной мощности около 5 кг/кВт; рабочан Таблица 6.3 Длина, мм Диаметр, мм Масса, кг Напра)кение, В Охлаждение Тел!пература охлаждения, 'С Удар!)с, ь(/се Вибрация, м,(с' ГЛАВА СЕДЬМАЯ Стаилартиып Э.~ситро«чин лосси~(иал, В ' ческсн лаа"Ю' ~ лент, сил «! Пропнн 1сжн женный прп 20'С) Метан С,Н, + 6НаΠ— 20 —. ЗСО, + 201-!+ +0,145 0,0?8 +0,17 ! 0,075 СН, + 2Н,Π— зе- .
= '=- СО,'+ 81 1+ Тнблиин 7,! Элекчроакчи«е. скип аквива- леис, е?(л.ч) Веитество СН,ОН + Н,Π— бе - = = СО,+6Нл СН,СН,01! + 31 1,0 — 12е = 2СОа + 12Н+ СНео+ Н,Π— 4е- = = — - СО, + 4Н+ НСООН вЂ” 2е - = Соа + 2Н+ Метанол Этннои +О, 02 0,20 О,!4 Формнльдегид Муравьиная кис. ~отл — О,!1 — 0,25 0,70 0,86 338 Гймпературн н этом случае составляет 82'С (6,21Б В этой же рлботе показав прогресс, достигнутый фирмой н ВЛХ (рис. 6.58).
В заключение настоящего параграфа необходимо отметить, что ЭУ на основе ТЭ с ИОМ уже в настоящее время нашли применение в различных областях автономной энергетики и их дальнейшее широкое использование зависит в первую очередь от возможности удешевления нх стоимости как за счет уменынения количества платинового катализатора (или его полной замены), так и за счет уменьшения стоимости дорогих в настоящее время перфторировавных ИОМ. НЕКОТОРЫЕ ВАРИАНТЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ 7.4.
ТОПЛИВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЭХГ Электрохимическое окисление метанола, этанола, формальдегида н муравьиной кислоты было изучено достаточно подробно еще много лет назад. Известны суммарные реакции окисления как в кислых, так и в щелочных электролитах, Бич щелочного электролита — его карбонизация, хотя скорости реакций вполне приемлемы. В кислых электролитах электрохимическое окисление указанных тонлив связано с определеннымц осложнениями.
Катализаторами для окисления сл)жат те же электродные материалы, что и лля водородного электрода. Принципиально возможно электрохимическое окисление н таких ветцеств, как изопронлиол, гликоль, глицерин и щавелевая кислота. Практически построенные на основе этих систем установки по мощности не превы- Станлар«иып Э ектрохииическаа реакции юсенциа В юсе циач, шают 0,5 кВт.
Электрохимические характеристики некоторых топлив показаны в табл. 7.1. По электрохимической активности топлива можно приближенно расволожить в виде ряда (по убывающей активности) а!лО, НСООН, СН ОН, СН СН ОН, а значении их электрохимнческого эквивалента (в порядке возрастания) СнаСНеОН СНЗОН СН20 1!СООН. 7.2.
УГЛЕВОДОРОДЫ КАК ТОПЛИВО В последние годы показана возможность электрохнмического окисления в водных растворах таких углеводородов, как пропав, этан, этилен и даже метан. Это наиболее дешевые виды топлива. ?(о настоящего времени практически не существует достаточно дешевых катализаторов нх окисления, что значительно сдерживает ,!ильнейшис разработюи этих типов ЭХГ. Практнчес! и применяются только кислые электролиты и платинорьц катализаторы. Электрохимическне характеристики некоторых топлив показаны в табл. 7.2.
Электрохимическне активности пропана и метана близки. Тлблпил 7 о Вежессво Электрохи плеска а тсакцла 7.3. ГидРАзин, БОРГидриды и АммиАк кАк ВОзмОжные ТОПЛИВА ДЛЯ ЭХГ При использовании гидразина и боргн;тридов в качестве топлива в ЭХГ можно достичь высоких плотностей тока (примерно 1 А?смл) прн комнатной температуре.
Однако гидразии токснчен н дорог (дешевое получение гидразина через комплексные соединения некоторых переходных металлов остается проблематичным), дороги н боргидриды. Аммиак дешев, производится в огромных объемах, но недостаточно активен. Подроо- 22" зэй по изучены катализаторы окисления, в том числе дешевые. Существенный вклад в эти работы внесли ученые ГССР. Подробно изучен механизм электроокислепия гидразина, особенно в щелочных электролитах. Построены и испытаны гидразипо-кислородные, гидразипо-воздушные и гидразппо-перекисьводородиые ЭХГ мощностью до нескольких киловатт, используемые для различных целей, однако их практическое применение ограничено. Непосредственное электрохимическое окисление аммиака по существу до настоящего времени изучалось лишь чисто качественно.
Электрохимическая активность гидразина и боргидридов очень высока, а аммиака — сравнима с метанолом. Наиболыпии вклад в изучение и разработку ЭХГ с гидразином и их компонентов внесли К. Кордеш, Н. В. Коровин [3.2! и лр. 7.3гп Эаектроокнсненне гндраанна Азот в молекуле гидразина может окислиться до различных продуктов. Из термодинамических соображений наиболее вероятной является реакция окисления гидразина до азота ЯгН4 а= Не+ 5Н4 + 4 в, Ее= — 0,23 В (в кислой среде); )х)еН4+4ОН =1че+4НеО+4а Е,= — 1,16 В (в щелочной среде).
Как показывают эксперименты, в щелочной среде анодное окисление гидразина описывается последним уравнением. Эти же эксперименты показывают, что стационарные потенциалы металлов в растворе гидразина положительнее, чем — 1,16 В. Эти значения зависят от природы металла. Все изученные электроды в этом отношении делятся на три основных класса: 1) электроды, потенциалы которых отрицательнее водородного электрода (в этом 'ке растворе), например %, Со, Ре, Оз; 2) металлы, имеющие потенциал, близкий к потенппалу водородного электрода, напрцмер Р1, Рб, й)з, !г; 340 3) электролы, потенциал которых существенно положительнее, чем у водородного электрода, например Ап, Ап, С.
Все это прежде всего указывает на различный характер взаимодействия металла с гидразином. Значение стационарного потенциала металла в растворе гидразина в большей степени определяется состоянием его поверхности, На металле с развитой поверхностью (па чернях металлов) потенциал отрицательнее, чем па гладком образце. Окисление поверхности металла сдвигает потенциал в положительную сторону. Механизм установления стационарных потенциалов связан с разложением пшразпна на электродах. Продуктами разложения гидразина могут быть азот, водород п аммиак. С увеличением шелочпости среды растет процентное содержание водорода в продуктах реакции. Активными катализаторами разложения гидразина являются скелетпый никелевый катализатор типа никеля Ренея, кобальтовая и никелевая черни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
