Топливные Элементы

Устройства, вырабатывающие электрич. Энергию за счет энергии окислит.-восстановит. Р-ций жидких или газообразных реагентов, непрерывно поступающих к электродам извне. Являются химическими источниками тока непрерывного действия. Т. Э. Протекают токообразующие электрохим. Р-ции. На отрицательном-с участием восстановителя (топлива), на положительном-с участием окислителя (чаще всего О 2 или воздуха). Скорость поступления реагентов к электродам регулируется пропорционально токовой нагрузке, продукты токообразующей р-ции непрерывно выводятся из Т. Э. Т. Обр., Т. Э. Способен работать практически неограниченное время, пока в него поступают реагенты и происходит отвод продуктов. Для обеспечения подачи реагентов и его регулирования, отвода продуктов и тепла требуются разл.

Вспо-могат. Устройства. Совокупность этих устройств и батареи Т. Э. Наз. Электрохим. Генератором. В нач. 20 в. Предполагалось создать Т. Э. Для прямого превращения энергии прир. Видов топлива-прир. Газа, нефтепродуктов или оксида углерода, получаемого газификацией углей (отсюда назв.),-в электрическую как альтернативу тепловым машинам, кпд к-рых ограничен вторым началом термодинамики. Задача оказалась трудной из-за инертности этих топлив к электрохим. Р-циям. В 60-х гг. 20 в. Были разработаны водородно-кислородные Т. Э. С использованием щелочного р-ра электролита (обычно 30-40 %-ный водный р-р КОН) и в качестве топлива-водорода высокой степени чистоты. Эти Т. Э. (рабочая т-ра от 20 до 100°С, в отдельных вариантах до 160°С) предназначены для космич.

Кораблей, автономных устройств связи и т. Д. В них используются т. Наз. Газодиффузионные электроды-пористые никелевые или угольные электроды с нанесенными катализаторами (дисперсные Pt, Ni, Ag и т. Д.), к-рые, с одной стороны, контактируют с электролитом, с другой-с реагирующим газом. На отрицат. Электроде водород электрохимически окисляется (Н 2 + 2OH- . 2Н 2 О + 2е -), на положительном-восстанавливается кислород (1/2О 2 + + Н 2 О +2е - . 2ОН -). Образующаяся вода поступает в электролит (что требует рециркуляции электролита и удаления воды с помощью внеш. Устройств) либо испаряется с пов-сти электродов (при рабочих т-рах выше 60 °С). Эдс кислородно-водородной цепи при давлении газов 0,1 МПа (1 атм) и 25 °С равна 1,229 В, а при 100 °С равна 1,162 В.

Напряжение разомкнутой цепи около 1,1 В. Номинальная плотн. Тока 500-2000 А/м 2 (катализатор-скелетный Ni), 4-8 кА/м 2 (Pt). Срок службы водородно-кислородных элементов до 10 тыс. Часов. В дальнейшем началась разработка среднетемпературных (180-230°С) Т. Э. С фосфорнокислым электролитом и высокотемпературных Т. Э. С электролитом в виде расплава разл. Карбонатов (рабочая т-ра 600-700 °С) или с твердым оксидным электролитом (900-1000 °С). В отличие от Т. Э. Со щелочным электролитом, в последних вариантах м. Б. Использован техн. Н 2, получаемый паровой конверсией природного углеводородного топлива. На базе среднетемпературных Т. Э. В США и Японии созданы опытные электростанции мощностью ок. 10 МВт. Лит. Багоцкий B.C., Скувдин А.

М., Химические источники тока, М., 1981. B.C. Багоцкий.