1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Некоторые металлы Мо, %, Хп, Сц, а также 5! совершенно пассивны по отношению к данной реакции. Термический распад метана !реакция (8.!4) с выделением сажи на %) протекает до 1=350 С. При повышении температуры распад метана замедляется из-за отложений сажи па поверхности пикеля. Метан в свою очередь непосредственно может образовываться по реакции СО+ ЗН, СН, + Н, — 208 кДж. (8.!б) Источником СО непосредственно в отделителе служит реакция водяного пара Н,оь СО Н, +СО,. " (8.17) 886 Реак!!Як 2н, +со, с+' н,о; Н, +СО С+Н О могут рассматриваться как результат наложения реакцпп водяного пара (8.17) и реакции термического распала окиси углерода (8.13), т. е. не являются независимыми.
Другая задача, требующая своего разрешения, связана с химическим отравлением фильтруюших элементов из сплавов на основе палладня такими «ядами», как сера, галогены, фосфор, мышьяк и некоторые летучие соединения металлов, например цинка. Поэтому необходимо учитывать все явления, снижающие эффективное выделение водорода из газовых смесей. Конструкции диффузионных отделителей, как было отмечено выше, могут быть как с трубчатыми, так и с плоскими фильтрами.
Вероятно, что наиболее перспективны будут фильтры с плоскими мембранамп, так как экономия драгоценных металлов прп этом весьма существенна Плоские фильтры позволяют использовать более тонкую фольгу (0,02 — 0,05 мм), чем трубчатые (около 0,1 мм). К тому же создать сварную конструкцию фильтра пз пластин наиболее вероятно, чем из трубок, а зто в свою очередь позволит повысить температуру, следовательно, производительность, ГЛАВА ДЕВЯТАЯ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ РЛ. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЬЯВПЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ ЭХГ Как уже отмечалось, ЭХГ являются сложными многокомпонентпыми устройствами со сложной структурой.
В них одновременно протекают разнообразные процессы, ход которых должен быть согласован с весьма высокой точностью. Требования, предъявляемые к конструированию ЭХГ, весьма разнообразны и определяются широким спектром параметров. Тем ие менее их можно разделить на две основные группы. К первой относятся требования, предъявляемые к ЭХГ как пзделшо. Эти требсшашш являются достаточ- 86* 3 но универсальными и практически не зависят от назначения. Ко второй группе относятся требования, определяемые спецификой и условпямн эксплуатации того объекта, па котором будет использоваться ЭУ с ЭХГ.
Ниже кратко рассмотрим основные требования первой группы и их взаимосвязь. Наиболес общими являются требования по массе и габаритам. Ими определяются характеристики ЭУ: мощность на единицу массы или объема (Вт/кг или Вт/м'). Жесткость этого требования зависит от области применения ЭХГ. Так, этот параметр критичен для космических аппаратов, в химических источниках тока для автономных средств связи и т. д. Для стационарных и не- обслуживаемых установок этот параметр не имеет столь важного значения. Практика конструирования показывает, что на массу и габариты влияют практически все параметры ЭУ.
Вторым столь же общим требованием является прочность, в том числе ударопрочность и вибропрочность. Энергоустановка содержит среды, находящиеся под давлением (рабочие газы, теплоноситель, электролит), и, кроме того, во многих случаях вместе с объектом, на котором она установлена, во время эксплуатации подвержена воздействию вибраций, ударов, толчков н перегрузок. Естественно, что чем установка прочнее, тем выше ее масса, габариты, стоимость, надежность, ресурс. Важнейшим требованием является треоование обеспечения ресурса ЭХГ, В ЭУ различного назначения он колеблется от нескольких минут до десятков тысяч часов.
Это требование существенно влияет на все параметры ЭУ, Чем больше ресурс, тем выше должны быть надежность, прочность, тем больше стоимость, масса и габариты изделия. В зависимости от ресурса выбираются и схемные решеш>я ЭУ. Например, при малых ресурсах для Нэ — О, ЭХГ могут быть использованы схемы с разбавлением электролита водой реакции, при больших же ресурсах, как правило, разрабатываются специальные системы удаления воды того или иного типа (см. гл.
5). Следующим параметром, определяющим конструкцию ЭХГ, является надежность. Она существенно влияет на прочность, массу, габариты и стоимость, так как из соображений надежности выбираются повышенные коэффициенты запаса, вводятся дублирование и утроение 388 отдельных наиболее ответственных конструктивных элементов, проводится большой обьем раз,щчных мероприятий по отработке и повышению надежности. Определенное влияние требование по надежности оказывает и на выбор схемных и конструктивных решений.
Известно, например, что чем конструкция проще, тем она надежнее. Существенное влияние на ресурс оказывает ремонтопригодность — возможность замены вышедших из строя нли быстроизнашивающихся узлов и деталей. Для осуществления ремонтных работ необходимо соответствующим образом компоновать изделие, обеспечивая доступ к заменяемым узлам, возможщ>сть замены их новыми и регулировку перед возобновлением эксплуатации. Это обычно ведет к увеличению габаритов. Габариты, а также масса и стоимость увеличиваются егце и потому, что для выполнения требования по ремонтопригодности необходимо предусмотреть наличие различных комплектов запасных деталей, инструмента, тары и места для их размещения. Одним из определяющих применение любогс> устройства требований является требование оптимальной (как правило, минимальной) стоимости.
Широкое применение ЭХГ связывается с существенным снижением их стоимости, для чего необходимо использование более дешевых катализаторов, дешевых сортов топлива и окислителя, недорогих конструкционных материалов. Ограничения по стоимости существенно влияют на все параметры ЭХГ и его конструкцию. Одно из решающих требований, определяющих возможную конкурентоспособность ЭХГ в сравнении с другимп ЭУ, — пожаровзрывобезопасность. Относительно высокие напряжения, большие токи, активные виды топлива и окислителя, наличие высокоактивных катализаторов, температур, близких к точке воспламенения образующихся газовых смесей, коррозионных процессов конструктивных материалов делают вероятным возникновение пожаровзрывоопасных ситуаций [пример тому взрыв и пожар опытной подводной лодки шведской фирмы АСЕЛ (АГАВА), взрыв кислородного бака на «Аполло-! Зэ[.
Это требование существенно влияет на массу, габариты, стоимость ЭУ, конструктивные решения и выбор материалов: все элементы ЭУ должны удовлетворять 389 специальным правилам изготовления взрывозашищенного оборудовашиь Оборудование ЭУ должно быть надежно защишено от воздействия климатических факторов, должна быть предусмотрена зашита обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими и нагретыми элементами установки. Эти требования в определенной мере удорожают и усложняют конструкцию ЭУ, увеличивают ее габариты и массу. Для ряда задач ЭУ с ЭХГ не должны являться источниками шума, магнитных полей и радиопомех.
Сам ЭХГ является источником электрического н магнитного поля. Специальные конструктивные меры, выражающиеся в определенном порядке силовой коммутации или введении компенсационных цепей, позволяют снизить практически до нуля внешнее магнитное поле, однако это, естественно, приводит к удорожанию ЭУ, увеличению ее массы п габаритов. Общими для всех ЭУ, эксплуатируемых длительное время в закрытых обитаемых помещениях, являются санитарно-химнческие нормы, что особенно важно прн использовании полимерных материалов и пластмасс. Это требование существенно усложняет процесс разработки, так как материалов, отвечающих этим требованиям, относительно мало. Удлиняются и сроки разработки из-за необходимости проведения длительных испытаний, повышается стоимость разработки, Нельзя забывать и о возросших за последние годы требованиях по зашите окружающей среды от загрязнения продуктами электрохпмической н различных химических реакций, происходящих как в батарее ТЭ, так и в системах топлива и окислителя, а также самими реагентамн, такими как гидразин, метанол, аммиак, гидриды щелочных металлов, перекиси щелочных металлов и др.
Для решения этой задачи в установку вводятся специальные системы дожигания и очистки или использующие другие способы утилизации вредных агентов, что, разумеется, усложняет и утяжеляет установку, увеличивает ее габариты и стоимость. Наконец, последняя группа требований, влияющих на массу, габариты и конструкцию ЭУ, связана с условиями эксплуатации. Для успешного запуска, стационарного режима и выключения ЭУ необходимо иметь определенную информацию о происходятцнх в ней про- 390 цессах и соответствующие устройства, позволяющие управлять этими процессами, Оценка информации и ответные действия могут производиться как автоматически, так и вручную, а также дистанционно.
Например, на космических кораблях «Аполло» имели место все трп способа управления работой ЭХГ: очистка реагентов, подача энергии на шину и подача реагентов осуществлялись ручными переключателями; приборы в кабине показывали напряжение, ток, температуру, давление, скорость потока реагентов, рН выработанной воды; имелась также телеметрическая система, связанная с Землей, С другой стороны, автономные источники питания, например ретрансляторов, в периоды между перезаправками работают полностью в автоматическом режиме. Рассмотрим теперь некоторые специфические для ЭХГ требования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
