Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Топливные элементы




 

В последнее время ведется активная работа над созданием так называемых топливных элементов питания, то есть электрохимических элементов, требу­ющих в процессе работы постоянного расходования электрод­ного вещества. Собственно, идея топливных элементов не нова — по­пытки создания таких ис­точников предпринима­лись уже неоднократно. Теория топливных эле­ментов была разработа­на еще в 1839 году анг­лийским ученым Вилья­мом Гроувом, а в 60-х го­дах XX века НАСА нача­ло использовать топлив­ные элементы в космосе. В настоящее время ак­тивно разрабатываются топливные элементы пи­тания для мобильных ус­тройств (например, для ноутбуков). По прогнозам специалистов, ноутбук с топливным аккумулятором сможет работать до 20 часов без подзарядки, а для того, что­бы зарядить аккумулятор, потребует­ся лишь элемент с жидким топливом рода в присутствии щелочного раство­ра. Кислород и водород поступают в элемент сквозь пористые угольные электроды, а электродные реакции описываются уравнениями:

2H2+4OH-→4H2O+4e-

O2+2H2O+4e-→4OH-.

Таким образом, в результате окисли­тельно-восстановительных необрати­мых реакций образуется вода.

 

Рис 6-1

 

 

Рис. 6-2. Топливный элемент на кислороде и водороде

Как видно из приведенных реакций, в основе топливных элементов лежит простая реакция окисления-восстанов­ления, но происходит она не на элект­родах, а в топливе. Масса электродов в процессе работы никогда не меняет­ся, а топливо служит в качестве источ­ника свободных электронов.

В подобных топливных элементах могут использоваться различные типы топлива. В качестве окисляемых на аноде веществ вместо водорода мож­но применять углеводороды (например, метанол).

Таким образом, в результате окисли­тельно-восстановительных необрати­мых реакций образуется вода.

В отличие от традиционных аккуму­ляторов, топливный элемент не изна­шивается и служит до тех пор, пока не израсходуется все топливо, после чего для дальнейшей работы требуется лишь новая порция топлива.

Самой перспективной технологией топливных элементов в настоящее вре­мя является технология топливных ба­тарей на метаноле (Direct Methanol Fuel Cell, DMFC). В таких топливных элементах топливом является метиловый спирт, или метанол (CH3OH). На аноде топливного элемента, выполненного из пластинчатого углерода, происходит реакция окисления метанола, в результате которой образуются электроны, необходимые для создания постоянного тока. Побочными продуктами реакции окисления являются углекислый газ и протоны (Н+):

СН3ОН+Н2О→СО2+6Н++6е-.

На катоде из пластинчатого углерода происходит реакция восстановления кислорода, поступающего из воздуха, в результате которой образуется вода:

3/2 О2+6Н++6е-→3Н2О.

Рис. 6-3. Структурная схема DMFC-топливного элемента




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 308; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.