Файл: Коровин, Н. В. Электрохимические генераторы.pdf

Т а б л и ц а 1Ой

Электрические характеристики батареи. ТЭ из пяти блоков

в том числе 60% составляет масса вспомогательных си­ стем. С увеличением мощности ЭХГ снижается доля мас­ сы вспомогательных систем и соответственно масса ЭХГ на единицу мощности.

В качестве примера рассмотрим ЭХГ поминальной мощностью 32 кВт, разработанный для электромобиля «Электронам», а также комплекс ЭХГ с аккумулятором.

е) Электрохимический генератор для электромобиля «Электрован»

Фирма Дженерал Моторе разработала автобус «Электрован» с водородно-кислородным ЭХГ фирмы Юнион Карбайд Ко с номинальной мощностью 32 кВт

[Л. 58].

Общий вид ЭХГ в автобусе приведен на рис. 14. Ре­ агентами служили жидкие водород и кислород. Запас их обеспечивал пробег 160—240 км. Батарея ТЭ собиралась из 32 блоков номинальной мощностью 1 кВт и макси­ мальной мощностью 5 кВт каждый. Блоки соединялись последовательно, давая напряжение 460 В при номи­ нальной и 260 В при максимальной мощности. Отвод воды осуществлялся циркуляцией водорода, отвод теп­ ла — в основном циркуляцией электролита. Схема цир­ куляции водорода, кислорода и электролита приведена на рис. 15. Жидкий водород из криогенного сосуда по­ ступает в испаритель-подогреватель, погруженный в ра­ створ электролита. Для предотвращения конденсации воздуха на трубопроводе жидкого водорода последний имеет вакуумную изоляцию. В испарителе-подогревателе водород превращается в газообразное состояние и с по­ мощью центробежного двухступенчатого нагнетателя 9 подается в батарею ТЭ. Для отвода воды из батареи ТЭ необходим избыток водорода по сравнению с фарадеев-

10G

Рис. 14. Автобус «Электровам» фирмы Джеиерал Моторе с ЭХГ фирмы ІОньоіі Карбайд [Л. 56].

Рис. Іо. Схема водородного, кислород того и электролитного конту­

І5 — ііо т ѳ к воздуха; lb — насос.

107

скпм расходом. Отношение количества циркулирующего газа к расходуемому в зависимости от нагрузки лежит в пределах 10—60. Йз батареи ТЭ избыточный водород вместе с водой поступает в конденсатор 12, где конден­ сирующаяся вода сливается через клапан 13, предотвра­ щающий утечку водорода. Водород из конденсатора сно­ ва поступает в батарею ТЭ. Регулирование давления водорода в контуре осуществляется с помощью пневма­ тически управляемого регулятора 6 п соленоидных кла­ панов. Жидкий кислород поступает по трубопроводу,

Газ с помощью эжекторного насоса 11 подается в ТЭ; с помощью регулятора давления н эжектора обеспечи­ вается рециркуляция кислорода (2—8-кратный избыток).

Вода из кислородного контура не выводится.

Контур электролита состоит из электролитного резер­ вуара, газового сепаратора, насоса и холодильника. Циркуляция электролита обеспечивает отвод тепла н регулирование температуры. Электролит из батареи ТЭ поступает в резервуар электролита, расположенный над батареей ТЭ. Резервуар принимает избыток электролита при его разбавлении или тепловом расширении. Распо­ ложение резервуара электролита над батареей ТЭ обес­ печивает заполнение ТЭ электролитом даже в случае выхода из строя насосов. В резервуаре также находится газовый сепаратор, состоящий из перфорированной пла­ стины и трубки. Сепаратор отделяет от электролита во­ дород и кислород, прошедшие через электроды. В резер­ вуаре также находится фильтр контура, представляю­ щий никелевую сетку с большой поверхностью.

Электролит циркулирует в контуре с помощью цен­ тробежных насосов, изготовленных из найлона. Тепло отводится в холодильник, представляющий собой две трубки с оребрением. Температура электролита регу­ лируется с помощью обводного канала, который направ­ ляет электролит в обход радиатора, если температура падает ниже 65 °С. Радиатор охлаждается воздухом, ко­ торый протекает также через конденсатор водородного контура, поэтому тепло отводится также в конденсато­ ре воды.

При запуске ЭХГ могут возникать переполюсовкп от­ дельных ТЭ из-за неравномерного распределения газов по электродам. Исправление полярности достигается пу-

108

тем подачи на каждый ТЭ, работающий в режиме элек­ тролиза, напряжения правильного знака.

В ЭХГ предусмотрено ручное и автоматическое исправление отклонений от безопасных условий работы, о которых можно судить по показаниям приборов, фик­ сирующих температуру, давление и уровень электролита в резервуаре и работу вспомогательных устройств.

Мощность вспомогательного оборудования равна 3 кВт, общие потери с учетом токов утечки составляют 17% номинальной мощности.

Общие характеристики ЭХГ приведены в табл. 11.

ж) Гибридная система ЭХГ с аккумуляторами

К. Кордеш переоборудовал четырехместиый автомо­ биль с массой 900 кг, заменив двигатель внутреннего сгорания и некоторые другие устройства, на систему ЭХГ — батарея аккумуляторов. Общий вид автомобиля приведен на рис. 16.

Автомобиль оборудован водородно-воздушным ЭХГ мощностью 6 кВт, параллельно соединенным с батареей

свинцовых аккумуляторов.

Структурная схема ЭХГ приведена на рис. 17. Ба­ тарея водородно-воздушных ТЭ состоит из 120 двухэле­ ментных модулей, объединенных в 15 блоков. Пять та­

109

Рис. 16. Электромобиль Кордеша [Л. 57].

Рис. 17. Общая схема водородно-воздушного ЭХГ Кордеша [Л. 57].

116