Вопрос 35. Топливные системы

Если окислитель и восстановитель хранятся вне элемента и в процессе работы подаются к электродам, которые не расходуются, то элемент может работать длительное время. Такие элементы называют топливными. В топливных элементах (ТЭ) химическая энергия восстановителя (топлива) и окислителя, непрерывно и раздельно подаваемых к электродам, непосредственно превращается в электрическую энергию. Удельная энергия ТЭ значительно выше энергии гальванических элементов. В ТЭ используют жидкие или газообразные восстановители (водород, метанол, метан), и окислители обычно кислород воздуха. Топливные элементы характеризуются ЭДС, напряжением, мощностью и КПД. ЭДС элемента можно рассчитать по уравнению: Еэ0=-(ΔG2980 /2F). Для большинства ТЭ ЭДС составляет 1.0-1.5 В. Напряжение элементов меньше ЭДС. Снижение поляризации ТЭ достигается применением катализаторов, увеличением поверхностности электродов, повышением температуры и концентрации реагентов. Для уменьшения омического сопротивления применяют электролиты с высокой электролитической проводимостью. Особую роль в топливных элементах играют электроды, поскольку они определяют электродную поляризацию и соответственно поляризацию элемента. Для увеличения поверхности обычно применяют пористые электроды, изготовленные из мелких порошков металла или угля. В качестве катализаторов электродов ТЭ используются металлы платиновой группы. На этих электродах уже при 25-1000С удается достичь высоких скоростей восстановления кислорода и окисления водорода при относительно невысоких поляризациях. В отличие от гальванических ТЭ не могут работать без вспомогательных устройств. Для увеличения напряжения и тока элементы соединяют в батареи. При обеспечении непрерывной работы батареи ТЭ необходимы устройства для подвода реагентов, отвода продуктов реакции и теплоты и др. Установку, состоящую из батарей ТЭ, систем хранения, обработки и подвода топлива и окислителя, отвода продуктов реакции, поддержания и регулирования температуры в элементах, а также преобразования тока и напряжения, называют электрохимической энергоустановкой. Удельная энергия этих установок составляет 400-800 Вт*ч/кг, а КПД 60-70%. Построены и испытаны электрохимические энергоустановки и электростанции мощностью от 40 кВт до 11 МВт

Вопрос 36 Коррозия металлов — разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой.^[2] Для процесса коррозии следует применять термин «коррозионный процесс», а для результата процесса — «коррозионное разрушение». Образование гальванических пар с пользой применяют для создания батарей и аккумуляторов. С другой стороны, образование такой пары приводит к неблагоприятному процессу, жертвой которого становится целый ряд металлов, — коррозии. Под коррозией понимают происходящее на поверхности электрохимическое или химическое разрушение металлического материала. Наиболее часто при коррозии металл окисляется с образованием ионов металла, которые при дальнейших превращениях дают различные продукты коррозии. Коррозия может быть вызвана как химическим, так и электрохимическим процессом. Соответственно, различают химическую и электрохимическую коррозию металлов.