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

Фирма совершенствует ЭХГ для подводного флота, которые будут на земле иметь следующие характери­ стики:

Ресурс этого ЭХГ несколько сотен часов. Стоимость энергии при использовании гидразина и перекиси водо­ рода 2,5 долл/(кВт • ч). Расчеты показывают, что при замене батареи аккумуляторов в установках, предназна­

веденные цифры однако имеют ориентировочный харак­ тер, так как испытания ЭХГ в таких условиях не про­ водились.

Фирмы Локхид и Монсанто также ведут разработку энергетической установки на основе гидразино-перекись- водородного ЭХГ для снабжения электроэнергией под водой [Л. 149]. Установка при номинальной мощности 10 кВт и максимальной мощности 20 кВт должна выра­ батывать 16,5 кВт-ч электроэнергии и иметь массу

225 кг и объем 0,54 м3.

39. Электрохимические генераторы для транспортных и передвижных установок

Двигатели внутреннего сгорания, применяемые на транспортных и передвижных установках, имеют сущест­ венные недостатки: низкий к. п. д., загрязняют воздух, имеют высокий уровень шума и другие. Эти недостатки особенно неприятны в городских условиях; к. п. д. дви­ гателя внутреннего сгорания в городе существенно сни­ жается из-за ограниченной скорости, частых остановок и переменных нагрузок.

181

грязнениями атмосферы выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Имеется несколько путей решения этой проблемы. Наиболее перспективным из них являет­ ся создание электромобилей. Одним из возможных источ­ ников тока на электромобилях могут быть ЭХГ, они име­ ют более высокий, чем двигатели внутреннего сгорания, к. п. д., практически бесшумны, не дают вредных вы­ бросов. Электромобиль более прост по устройству и экс­ плуатации. Так, электромобиль не имеет коробки ско­ ростей и стартера, а при нескольких двигателях и диф­ ференциала. Применение электромобиля особенно выгодно в городе, где из-за частых остановок транспорт работает на холостом ходу или при малой мощности, т. е. в режи­ ме высокого к. п. д. ТЭ. Перспективны также ЭХГ там, где безвредность и бесшумность имеет важное значение, например для подземного транспорта. Для оценки перс­ пективности ЭХГ на транспорте необходимо сравнить их характеристики с характеристиками двигателей внутрен­ него сгорания. В табл. 20 приведены удельные характе­ ристики двигателей внутреннего сгорания [Л. 150—-153]. Сравнение табл. 18 и 20 показывает, что удельная мощ­ ность автомобильных двигателей превосходит удельную мощность ЭХГ. Удельная мощность двигателей пере­ движных электростанций и дизель-генераторов локомо­ тивов соизмерима с удельной мощностью ЭХГ. Удельная энергия, отбираемая от двигателя внутреннего сгорания, соизмерима с удельной энергией, которую можно полу­ чить в ЭХГ при использовании углеводородов.

182

Существенными недостатками ЭХГ является их отно­ сительно высокая стоимость и относительно высокая це­ на вырабатываемой энергии. Ввиду отсутствия произ­ водства ЭХГ не представляется возможным определить точную стоимость ЭХГ. Однако оценки (см. табл. 19) показывают, что стоимость ЭХГ выше стоимости бензи­ новых и дизельных двигателей.

Цена вырабатываемой энергии в значительной степе­ ни определяется ценой используемых реагентов. Как вид­ но из табл. 5, стоимость единицы количества электриче­ ства, теоретически вырабатываемого из различных видов топлива, различается на три порядка. Наиболее дешевы­ ми видами топлива являются природный газ, пропан и жидкие углеводороды. Более дорогими — метанол и ам­ миак. В [Л. 153] было проведено сравнение топливной

с предварительной конверсией или разложением топли­ ва и соответствующие его потери. Результаты расчета приведены в табл. 21.

Как видно, удельная стоимость углеводородов в ЭХГ соизмерима с удельной стоимостью топлива в дизельных установках и ниже удельной стоимости топлива в бензи­

Показатели, топливной экономичности двигателей внутреннего сгорания и ЭХГ

133

лях. Хотя оценки удельной стоимости топлива для ЭХГ имеют ориентировочный характер из-за отсутствия экс­ периментальных данных о стоимости и работе передвиж­ ных конверсионных установок, однако уточнение не при­ ведет к существенному изменению соотношения стоимо­

с использованием аммиака, метанола и жидких углево­ дородов могут найти широкое применение па транспорт­ ных и передвижных энергоустановках. Поэтому ведутся работы по созданию электромобилей с электрохимиче­ скими генераторами.

Фирма Дженерал Моторе создала электромобиль «Электронам» с водородно-кислородным ЭХГ фирмы Юнион Карбайд [Л. 58]; ЭХГ работает на жидком водо­ роде и кислороде. Система энергопитания была описана ранее. Номинальная мощность ЭХГ 32 кВт, максималь­ ная мощность 96 кВт, напряжение 460—260 В, общая масса энергоустановки 1 480 кг, к. п. д. 44—50%• «Элек-

то более перспективна комбинированная система ЭХГ — батарея аккумуляторов. В этом случае при максималь­ ной мощности аккумулятор работает в режиме разряда, при минимальной мощности — в режиме заряда от ЭХГ. Кроме того, заряд аккумулятора можно производить при торможении электромобиля путем переключения элек­ тродвигателя иа режим генератора, это повысит к. п. д. всей энергоустановки.

К. Кордеш установил водородно-воздушный ЭХГ на обычный легковой автомобиль [Л. 55]. Энергетическая установка состоит из водородно-воздушного ЭХГ номи­ нальной мощности 6 кВт и батареи свинцовых аккумуля­ торов с емкостью 33 кВт-ч. Общая мощность установки: номинальная 5—8 кВт, максимальная 20 кВт; ЭХГ име­ ет массу 116 кг или 25 кг/кВт и 200 Вт-ч/кг. Батарея

184

армейского грузовика [Л. 94]. Батарея ТЭ имеет массу 310 кг, объем 245 л, общая масса электроустановки 490 кг, к. и. д. 45%. Электромобиль может развивать ско­ рость до 90 км/ч.

К. Кордеш [Л. 85] оборудовал па мотоцикле комп­ лексный источник тока, состоящий из гидразино-воздуш­ ного ЭХГ мощностью 0,8 кВт с массой 8 кг и батареи инкель-кадмиевых аккумуляторов с массой 10 кг. Пико­ вая мощность ЭХГ и батареи аккумуляторов 2 кВт. Но­ минальная скорость 60 км/ч при потреблении гидразингидрата 1,5 кг на 100 км пути. Воздух предварительно очищается от С 02 при помощи гранулированного NaOH. Хотя проведенные исследования и испытания показали возможность создания электромобиля с ЭХГ, однако не­ обходимо решить ряд проблем прежде, чем ЭХГ найдут широкое применение на транспорте. По сравнению с дви­ гателями внутреннего сгорания ЭХГ имеют более высо­ кую массу на единицу мощности п требуют более высо­ ких капитальных затрат. Кроме того, стоимость элек­ трической энергии, получаемой в ЭХГ с использованием водорода и гидразина, значительно выше стоимости энер­ гии, получаемой в двигателях внутреннего сгорания, по­ этому ЭХГ в электромобилях могут найти широкое при­ менение лишь в случае, когда они будут работать на жидком углеводородном топливе.

Г. Фрейзингер [Л. 154] рассмотрел требования, предъ­ являемые к армейским машинам при эксплуатации их в течение 24 суток. Лучшей, по его мнению, является гибридная система из ЭХГ на основе ТЭ с расплавлен­ ным карбонатным электролитом и из батареи аккумуля­ торов высокой удельной энергии (например, Na—S нли Li—CL); ЭХГ должен иметь удельную мощность не ни­

мало отличаются от характеристик дизель-генераторов тепловозов и _ передвижных электростанций, поэтому разработка ЭХГ для маневровых и промышленных локо-

185