1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 80
Текст из файла (страница 80)
)1збыточиое давление газа 7500 Па. Кратность циркуляции воздуха 2,5 Номинальная плотность тока 0,150 А/см'. Электрод (одинаков для Н> и О>) выполнен в виде пористой никелевой подлоя<кп с нанесенной нз нее мелкоднсперсной смесью катализатора и полптетрафгорзтилена. Одна нз характеристкк этого типа катодпой структуры — тенденция к «промоканию» («катодпое про>екапие», <запотевание») элек- тролнта в газовое пространство.
Объем электролита, вытекающего в воздушный контур, пропорционален плотности тока. Предполагается, что это электрохимическое явление, зависящее от структуры электрода и снязанное с электрокинетичсскими явлениями, устранить его полностью не удалось. Высказывается мнение о возможности свести промокание к пренебрежимому минимуму за счет увеличения толщины гидрофобного слоя. На рис. 10.20 показано влияние температуры на плотность тока, а па рис 10.21 — давления газа на напрях<ение этого ЭХГ.
Рисунок 10.35 дает теоретическое и экспериментальное распределение потерь энергии в системе. На рис. 10.22 показано влияние парциального давления кислорода на предельную плотность тока ТЭ. Рисунок 10.23 иллюстрирует зависимость анодной поляризации от карбоннзации электролита за счет углекислого газа воздуха.
При испытании ЭХГ мощностью 3 кВт скорость промокания при 70 'С составила 330 см>/(ч и'). После испытания на лабораторных образцах различных средств предотвращения промокания (ззкреплеиия пористого слоя из гидрофобного материала с газовой стороны электрода, изменения потенциала поверхности и обработки углерода — носителя катализзтора) удалось полностью устранить промокание путем применения модифицированного углерода. Для предотвращения пробулькивання газов в электролит, наблюдавшегося в ходе испытаний, на электроды со стороны электролита на.
носили гидрофнльиую пленку из бутадиенсгнрольного латекса. В связи с програгющми применения ТЭ в стационарной энергетике в последние годы в США большое внимание уделяется испытаниям ТЭ, Г>атзрей ТЭ н ЭХГ, предназначенных для больших электростанций, использующих природный газ.
В 1967 г. газовыми компаниями США и Канады была разработана программа ТАРЖЕТ (Теаш 1о Абчапсе Рсзеагс)> (ог 1)аз Епсгйу Тгапз(отша((оп), цель которой — оценка возможности н экономической целесообразности выработки электроэнергии из газа 413 й 'ГЭ на месте е е ее потребления. Разрабогано семейство ЭУ на ТЭ, работающих па п н о; и: р р дном газе. Эта программа осуществлялась фирмой «Юнайтед текнолоджнз корпорейшн» В пе 1971— 1977 гг.
было риод постыл 12,5 кВт. Эт ЭУ ыло изготовлено и размещено у потребителей 65 ЭУ . тай раллсльпо с т а к т. ти ЭУ работали как индивид>ально, так и па энергией жилые ом р днциоянымн электрическими подстанциями, б ! , сна жая дома и промышленные здания. За период эксплуатации они проработали в сумме 200 000 ч и выработали 1О' кВг ч электроэнергии. Результаты этих испытаю й б ылн использованы для разработки прототипа ЭУ мо!пностью 40 кВт (РС18). п,в '0,5 0,5 О,з 0,1 и,! д'см' со п,г О ОО! Одг йсв С!очное О О,! П,г о,п,у,в(сы" Рис. 10.22.
Предельная плотность тока в зависимости от парциального давления Ог. Электроды нз пористого никеля, покрытые Р1/РТГЕ, электролит 5 н, КОН, 25'С. Рис. 10 23. Аяодная поляризация в растворах 5 н. КОН вЂ”- КгСО» при 25'С. — 3 н. К,СОь г э. КОМ; г— г в, КэСОа, 3 й. КОКО 3 — 1 и. К,СО, 4 н КОН; 4 — 0.5 э. К."Сог, 4,5 н КОН; — — — — расчетные крявые; « — 'Кнсонн,со,=ь и— КНСО; а — К СОЕКНСО =! В 1971 г Ю! $"" ЮТК «Эдисон электрик инститьют» и,еще лесять нрм финансировалн исследования перспективных ЭУ иа ТЭ !972 г. зта программа разделилась на две; ГСО-1 (Гпе) Сец Оепега1ог-1) н 5(Р114.
Программа ГСО-), нэпоавленная пэ разработку электростанции мощностью 26 — 27 МВт, основана аа ТЭ с фосфорнокислым электролитом Программа Г«Р114, пЭредназпаченная для оценки перспективных направления развития Т и направленная на снижение стонмос и, овышение эксплуатационной гибкости и срока службы ЭУ с ЭХГ, .т, иым, базируется сейчас на исследованиях ТЭ с расплавленным карб и р о атм, щелочным, твердокнслым и фосфорнокислым электролитами, го с электродами из пористого пикеля и с катализатором не нз б народных металлов, использующих дешевые топлива (природный газ, метанол и другие углеводороды, продукты газификаций угля и т.
д.) и воздух. При испытании отдельных ТЭ по этой программе выявляются возможности нх совернгенствования. Так, путем а мирования удалось усгранить растрескнванне, появляющееся при тс- армимоциклировапии в диапазоне от комнатной температуры до рабочей. При проведении испытаний было обнаружено снижение характеристик ТЭ после 1000 †20 ч работы, причиной которого явилось ухудшение стабильности анода. Был разработан улучшенный 7 анод, с которым ТЭ имели стабильную характеристику уже более 000 ч. В дальнейшем предполагается довести стабильность до 414 40000 ч. Другой обычной причиной ухудшения характеристик ТЭ с расплавленным электролитом является постепенная потери электролита из ТЭ.
Как показали испытания, потеря электролита начинает сказываю ся после 3000 — 5000 ч. Это явление изучается экспериментально как на отдельных ТЭ, так н на сборках ТЭ Кроме того, разработано устройство для добавления небольших количесзв электролита в работающие ТЭ. К 1975 г. ТЭ с таким устройством проработали со стабильными характеристиками свыше 5000 ч.
В соответствии с программой была разработанз конструкция ТЭ с поверхностью электродов 929 см'. Две сборки, содержащие по шесть таких ТЭ, были успешно испьпапы. Первая сборка проработала без спи!кения характеристик в течение 1650 ч с тремя термоциклами. Во второй сборке были снижены омнческис потери в контактных сопротивлениях между повторяющимися металлическими деталями батареи ТЭ, В начале 1976 г была собрана и испытана батарея из 376 ТЭ по программе ГСО.1. Для электростанции мощностью 26 МВт нужно около 100 таких батарей ТЭ.
В США испытана демонстрационная электростанция нэ ТЭ мощностью 4,8 МВт. Таким образом, обзор результатов испытаний различных ЭХГ нллюстрируег кэк методы испытаний, так и разнообразие проблем, регпаемых в ходе испытаний, а также параметры ЭХГ, ваучаемые в процессе испытаний. 40.2.3. Методы обработки экспериментвпьных данных Рассмотрим методы получения н расчета основных экспериментальных характеристик н параметров. Вольт-алгпернал характеристика и полное внутреннее сопротивление ЭХГ Наиболее важной характеристикой ЭХГ является ВАХ, изменяющаяся во времени.
Экспериментальные ВАХ получают в виде таблиц и графиков функции ()()) (напряжение — ток), параметрнческн зависяи!ей от времени работы ЭХГ, путем яепосредственагой регистрации приборами значений (7 „ 095 ч ирн различных, задаваемых ы Й э ИЗМЕНЕНИЕМ СОПрОтИВЛЕНИЯ * н ((55 5 нагрузки значениях А При- Б „ меры ВАХ показаны на 4 й)5 рис. 10.8, 10.18, 10.19, о ойцз»гс) 7, х(сыг 10.24 — 10.28. Иногда нп один график наносят не.
сколько ВАХ, снятых в раз Рнс. 1024. Улучшение началь ной ВАХ я !ейкн личные моменты работы ЭХГ в течение ресурса, 4 — !953 г: 0- !957 г. и,в и,в з! 1 з ! зг~ з ° 1 7 зо 70 пд Рнс. !028. Вольт-ампсрпая характернстнка блока, температура 70 'С, ри, =7 кПа; реч =9 кПа. КВ 0,5 и,в 0,7 1,П Х о Оф е пг 15 1П 5 и,в п,у а,ааз 0,0!В а,асн 0,055,У,Я!ГЛ' 5 70 гл 0,4 Рнс. !027, Вольт-амперная характеристика 300-Вт гндразннового ЭХГ нз 23 ТЭ, Т= — 40 'С.
Рнс. !0.30. Влияние температуры на ВАХ ТЭ прн 22,0 МПа. ! — 93'С; 2 — 122'С, 3 -- гао'С. Для сопоставления ВАХ различных ЭХГ часто ток 'относят к площади видимой поверхности электродов, получая функцию У(У) (напряжение — плотность тока) Примеры таких ВАХ показаны на рнс, 10.12,б, 10.26, 10.29 — 10.33. В качестве параметров при снятии ВАХ о г 4 В т,я ' о гв 50 75г,й и) 6) Рнс, 10.28. Вольт-амперная характеристика ЭХГ. о — гадразпв — воздух; б — водород — воздух, нередко выступают давление реагентов (рис.
10.29 и 10.19) и температура (рис. 10.30 и 10.33). При изучени! отдельных электродов строят поляризационные кривые, откладывая на оси ординат поляризацию одного или Рнс. 1026. Вольт-амперпая характе. рнстнка гндразнн-воздушного ТЭ. l — бев учета ввугрепаего сопрогввлеппп; 2 — прв внутреннем сопротввлевап 0,007 Ом обоих электродов, а по оси абсцисс — ток или плотность тока. Примеры поляризационных кривых приведены на рис. 10.23, 10.32 и 10.34.
Вольт-амперная характеристика служит источником получения ряда параметров и характеристик ЭХГ. В теоретических исследованиях экспериментальную ВАХ во всей области существования или в ее части часто аппроксимируют аналитическими выражениями. Обычно ВАХ 'Цб в области рабочих значений токов может быть аппро- ксимирована линейной функцией '47=Ее — ст1, (10.! ) где )т — полное внутреннее сопротивление ЭХГ для обла- сти значений 1, в которой справедливо выражение (10.1), (!0.2) гз 71 а Ео — ЭДС линеарпзоваиной ВАХ, 1 0 70 г0 30 Т,Я " 0 аазз 7,1ог ~,ясгспз Рнс. !0.29.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
