Химические системы аккумулирования энергии

Химические системы аккумулирования энергии предполагают накопление химической энергии в форме энергии связи электронов с ядрами в атомах или связи атомов в молекулах. Пример химического механизма аккумулирования энергии - реакция, происходящая у электродов электрических батарей - электрохимических аккумуляторов.

Электрическая батарея - комбинация включенных параллельно или последовательно

двух и более электрохимических элементов. Батарея заряжается путем питания электрической энергией от внешнего источника, которая в электрохимических элементах преобразуется в химическую энергию. При подключении электрической батареи на внешнюю нагрузку (потребителя) она снова выдает электрическую энергию. Таким образом, электрохимический аккумулятор работает в режиме «заряд-разряд». Современные конструкции электрохимических аккумуляторов не удовлетворяют ни требованиям централизованного производства электрической энергии, ни использованию в транспортных средствах. Находят применение в основном свинцово-кислотные аккумуляторы для запуска двигателей внутреннего сгорания, прежде всего в автомобилях.

Рис. 2.11.. Принципиальная схема электрохимического элемента.

Принципиальная схема электрохимического элемента показана

на рис. 2.11. В электролит – слабо концентрированную серную кислоту H2SO4 погружены анод из пористого свинца Рb, служащий топливом и отдающий электроны, и катод набор сеток, заполненные перекисью свинца РbО2, на котором происходит восстановление (поглощение)

электронов с веществом-окислителем. Реакции, протекающие в электрохимическом элементе

в режиме разряда при подключении на внешнюю нагрузку, имеют вид:

• на аноде - Рb -2е + SO₄^-2 = Pb SO₄,

• на катоде - РbО₂ + 2е + 4Н+ + SO₄^-2 = PbSO₄ + 2Н₂О.

Аккумулятор работает, пока оба электрода не покроются сульфатом свинца PbSO_{4 .}

Восстановление аккумулятора осуществляется его зарядкой путем подключения к внешнему источнику напряжения.

Свинцово-кислотные аккумуляторы тяжелы, громоздки, обладают низкой мощностью

на единицу массы и генерируют малое количество энергии на единицу массы. Перспективными считаются так называемые топливные элементы, которые будут рассмотрены далее.

Они компактны, просты в эксплуатации и не загрязняют окружающую среду.

Дата добавления: 2015-06-27