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

Рис. 24. Схема циркуляции раствора щелочи и воздуха в ЭХГ фирмы Лллпс Чалмерс [Л. 32].

/ — б а т а р е я Т Э ; 2 — и с п а р и т е л ь в о д ы и з р а с т в о р а К О Н : в е н т и л я т о р - и с п а ­ р и т е л ь в о д ы : 4 — в о з д у ш н о - в о з д у ш н ы й т с и л о о б м с н п и к - к о н д е и с а т о р ; 5 - - б а к д л я в о д ы ; 6 — п а с о с д л я в о д ы : 7 — и а с о с ц и р к у л я ц и и щ е л о ч и ; 5 — с т а р т о в ы й

КОН, где воздух увлажняется, нагревается п очищается от СОг.

При запуске ЭХГ включается стартовый подогрева­ тель 8 мощностью 160 Вт. Масса ЭХГ составляет 274 кг, объем 0,425 м3. Затраты мощности на работу вспомога­ тельного оборудования 1,02 кВт постоянно и 0,4 кВт кратковременно.

в) Топливные элементы с порошковыми электродами

между металлическими токосъемниками и матричным электролитом. Уголь предварительно обрабатывают 100 ч в НО, промывают дистиллированной водой и измель­ чают до частиц размерами 80— 100 мкм. Затем порошок обрабатывает 2 ч в атмосфере С 02 при 950 °С и 2 ч в атмосфере NH3 при 900 °С. Удельная поверхность таких порошков достигает 1 600— 1 900 м2/г. Для повышения

каталитической активности на порошки наносят платину 1—2 мг/см2 (на анод) и серебро 25 мг/см2 (на катод) путем восстановления соответственно I I2PtC 1« пли AgN 03 раствором NaBH4 при 50 °С.

122

Топливный элемент состоит из матричного электроли­ та (порвіі'К) с 6 М раствором КОН, по обе стороны

которого находятся порошковые электроды толщиной по 0,5 мм. Электроды содержат 90% угольного порошка и 10% тефлона. Порошок поджимается к матричному элек­ тролиту при помощи металлических пластин. Водород и кислород поступают через края электродов и диффун­ дируют по направлению к центру электрода, откуда вы­ водится их избыток и Нода. На основе этих электродов была создана батарея общей мощностью 200 Вт и

судельной мощностью 27 Вт/кг и 100 Вт/л.

Взаключение следует отметить, что здесь в основ­ ном рассматривались те водородно-кислородные (воз­ душные) ТЭ, на основе которых были созданы электро­ химические генераторы. Общее число типов разработан­ ных водородно-кислородных ТЭ значительно больше. Во­ дородно-кислородные ТЭ имеют достаточно высокие ха­

до сотен киловатт. Эти ЭХГ имеют массу 20— 100 кг/кВт, объем 0,02—0,11 м3/кВт, в том числе около 50% состав­

ляют масса и объем вспомогательного оборудования. Эффективные к. п. д. водородно-кислородных (воздуш­ ных) ЭХГ находятся в пределах 40—65%, срок службы ЭХГ 1 000—5 000 ч.

Глава четвертая

ГИ ДРАЗИ НОВЫ Е ТЭ И ЭХГ

23. Электроокисление гидразина

а) Стационарные потенциалы и разлооіеение гидразина

Азот в молекуле гидразина имеет степень окисления 2 и поэтому в принципе может окисляться до различных

продуктов. Из расчетов следует, что наиболее вероятной с точки зрения термодинамики является реакция окисле­

123

Эксперименты и щелочных растворах показали, что в области потенциалов, в которых не протекают другие процессы, стехиометрия реакции анодного окисления ги­ дразина действительно описывается уравнением (1036). Кроме того, эксперименты доказали, что стационарные потенциалы металлов в растворе гидразина положптельпее потенциала реакции (1036) '[Л. 7, 73]. Значения элек­ тродных потенциалов зависят от природы металла. Изу­ ченные электроды можно разделить на три основные группы: а) электроды, потенциалы которых отрицатель­ нее обратимого водородного электрода (никель, кобальт, осмий, железо); б) металлы, имеющие потенциал, близ­ кий к потенциалу обратимого водородного электрода (палладий, платина, иридий и родий); в) электроды, по­ тенциалы которых в растворе гидразина па 300—700 мВ положительнее потенциала обратимого водородного элек­ трода (серебро, углерод, золото).

Различие величин стационарных потенциалов указы­ вает на то, что характер взаимодействия металла с ги­ дразином во многом определяется спецификой самого металла: его электронным строением, кристаллической структурой и другими факторами. Значение потенциала в растворе гидразина для одного и того же металла в сильной -степени определяется состоянием его поверх­ ности. Так, потенциалы чёрней в растворе гидразина бо­ лее отрицательны, чем потенциалы гладких металлов. При окислении поверхности металлов стационарные их потенциалы в растворе гидразина сдвигаются в сторо­ ну положительных значении. Механизм установления стационарных потенциалов связан с разложением ги­ дразина.

Гидразин термодинамически неустойчив, разложение его происходит с уменьшением энергии Гиббса. Напри­

Как видно, продуктами разложения гидразина могут быть азот, водород и аммиак. Как показывают экспери­ менты, стехиометрия реакции з значительной степени зависит от катализатора и pH среды [Л. 73—76]. Про­

124