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

Рис. 40. Метанольно­ воздушный ЭХГ фир­ мы Роберт Бош мощ­ ностью 100 Вт [Л. 104].

Внизу — батарея эле­ ментов; в середине — баллон с кислородом на 5 л; вверху — ем­ кость с реагентами н электролитом и вспо­ могательное обору­ дование.

разрабатываютя как с щелочным, так и кислым электролитом. Фир­ ма Варта [Л. 99] разработала метанольно-кнслородную (воздушную) батарею мощностью 32—60 Вт. В батарее использовались никеле­

ных ТЭ выше.

Внешний вид метанольно-кнслородного ЭХГ фирмы Варта мощностью 60 Вт и напряжением 4 В, показан на рис. 39. Масса ЭХГ без заполнения электролитом и метанолом равна 39,5 кг. В систему хранения и в батарею может заливаться 8 л (10 кг)

раствора КОН и метанола. Общин объем ЭХГ составляет 65 л. Позднее характеристики батареи и соответственно ЭХГ были улуч­ шены. Так, батарея из 12 ТЭ максимальной мощностью 130 Вт име­ ла массу 5 кг и объем 2 л [Л. 104].

На рис. 40 приведен внешний вид метаиольно-кислородных ЭХГ фирмы Роберт Бош (ФРГ) [Л. 104]. В ТЭ использовались никеле­ вый анод с палладиево-рутениевым катализатором и никелевый катод с серебряным катализатором. В ТЭ с использованием раство­

общей мощности ЭХГ 100 Вт. Срок службы ЭХГ более года. Об­

дами служат пористые полимерные диски с платино-рутениевым

156

32. Электроокисление углеводородов в водных растворах

Наиболее дешевыми видами топлива являются углеводороды, в частности метан, пропап, углеводороды нефти п продукты ее пе­ реработки.

Поэтому изучение механизма их окисления является очень важ­ ной задачей. В то же время создание относительно недорогих ката­ лизаторов окисления углеводородов очень трудная задача из-за ма­ лой электрохимической их активности.

Термодинамически рассчитанные значения равновесных потен­ циалов предельных углеводородов лежат в пределах 0,13—0.18 В.

0,25 В. Согласно общепринятой точке зрения, стационарные потен­ циалы электродов в контакте с углеводородами обусловлены адсорб­ цией водорода на поверхности металла при хемосорбции углеводо­ родов.

Изучение электроокнелешія метана на платине [Л. 102] показа­ ло, что процесс лимитируется .скоростью дегидрирования. Установле­ но также, что в щелочных растворах па Pel, Ru, Rh. Iг. Os в 1 H H»SOi метан практически не реагирует. Более высокие скорости хемосорбции л электроокисления наблюдаются при окислении дру­ гих предельных и особенно непредельных углеводородов. Скорость реакции можно повысить, использован катализаторы в виде черни. Высокие скорости реакции получены Г. Биндером и сотрудниками ля

окисление этана, пропана и бутана идет до ССЬСкорость реакции

электролита используется фосфорная кислота.

В. Грабб п Л. Нидрах [Л. 7] проводили изучение ТЭ с электро­ дами, состоящими пз Pt (10 мг/см2) и фторопласта, нанесенных на тантал. Электролитом служила фосфорная кислота (75—95%). В пропано-кислородном ТЭ при 150°С и 85% НзРОі получена плот­ ность тока 60 мА/ом2 при напряжении 0,4 В и 20 мА/см2 при напря­ жении 0,5 В. При этом окисление пропана проходит до СОз. Уста­ новлено, что основные потери напряжения обусловлены -поляриза­ цией кислородного электрода. При изучении ТЭ с асбестом, пропи­

158

Как показывают результаты работ по электроокислению угле­ водородов, в последние годы достигнуты успехи в разработке катализаторов для электроокисления углеводородов, что позволило создать и испытать среднетемпературные ТЭ с приемлемыми плот­ ностями тока.

Однако средпетемпературные ТЭ с кислыми электролитами имеют существенные недостатки: большой расход платиновых ме­

Поэтому перспективы практического использования среднетемпературиы.к углеводородных ТЭ пока еще не ясны. Большой интерес

33.Высокотемпературные ТЭ

срасплавленными электролитами

температурных.

При 500 °С и выше водные растворы кислот и щелочей неустой­ чивы и не могут применяться в качестве электролита ТЭ. Электро­ литами могут служить либо расплавленные соли, либо твердые ионные проводники (твердые электролиты). Поэтому различают два

либо переходят в твердое состояние.

В качестве электролита обычно применяют смеси карбонатов щелочных металлов: ІлзСОз + НазСОз или ІлзСОз+КзСОз + НагСОз. Для уменьшения испарения электролита и его коррозионной актив­ ности применяют либо матрицу из MgO или БіАіОз, пропитанную карбонатами, либо загущают электролит до пастообразного состоя­

+ - |- H 20 + (4x + i/) c- .

На катоде происходит восстановление кислорода с участием углекислого газа

(4x + y ) e - +

159