История науки и техники. Электроэнергетика. Харламова Т.Е. - 82 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СЗТУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

82
При сгорании одного килограмма перечисленных ниже топлив
выделяется тепла:
20000 кДж тепла – сухая древесина;
13000 ––––«–––– – бурый уголь;
25000 ––––«–––– – антрацит;
42000 ––––«–––– – нефть и нефтепродукты;
45000 ––––«–––– – природный газ;
120000 ––––«–––– – водород.
Рассмотрим в качестве примера использование водорода в топ-
ливных элементах для получения электрической энергии. В отличие
от тепловых электростанций, которые химическую энергию топлива
вначале преобразуют в тепло, а уж затем в электроэнергию, в топлив-
ном элементе происходит непосредственное преобразование химиче-
ской энергии в электрическую. Основная сложность состоит в том,
что и топливо, и окислитель должны быть вначале превращены в ио-
ны. Топливом в этих элементах служит водород, а окислителем – ли-
бо кислород, либо воздух.
Принципиальная схема включает водородный анод, кислородный
катод и электролит, проводящий ионы.
Например, в топливном элементе (со щелочным электролитом),
который служит источником энергии для космических аппаратов,
происходит на аноде диссоциация и ионизация молекулярного водо-
рода:
+
2
H=2H+2e
−
В качестве электролита обычно используется раствор щелочи
KOH. Ионы водорода
+
H
под действием разности потенциалов меж-
ду анодом и катодом диффундируют через слой электролита к катоду.
Электроны, образовавшиеся на аноде
−
e
при замыкании внешней
электрической цепи перетекают к катоду, совершая полезную работу.
На катоде происходит реакция:
+-
22
4H +4e + O =2H O
Единственным продуктом реакции в этом процессе оказывается
водяной пар или просто вода.
В топливных элементах ионизация происходит при умеренных
температурах в присутствии катализаторов, включающих металлы
платиновой группы. КПД таких элементов составляет от 40 до 70
процентов.

Страницы