Мгд-преобразователи

Одно из главных направлений научно-технического прогресса в энергетике свя­зано с повышением КПД преобразова­ния и получения энергии путем увеличе­ния начальной температуры рабочего тела и исключения промежуточных сту­пеней преобразования энергии. Перспек­тивными в этом отношении являются энергетические установки с МГД-генераторами.

Магнитогидродинамический генератор (рис.69) представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию электропроводяще­го потока, движущегося в поперечном магнитном поле, в электроэнер­гию. В потоке индуцируется электрическое поле с напряженностью E = [ u×B ], где u - скорость потока; В - магнитная индукция.

Рис. 69. Схема МГД-генерирования энергии: 1 - вход в канал; 2 - электроды;

3 - нагрузка

В качестве рабочих тел могут использоваться электропроводящие жидкости (чаще всего, жидкие металлы) или ионизованные газы (плазма).

Главное достоинство МГД-генераторов состоит в том, что они, по­вышая на 10 - 20% коэффициент полезного действия по сравнению с теп­ловыми электростанциями, могут в настоящее время вырабатывать элек­троэнергию в промышленных масштабах.

22,Непосредственное преобразование химической энергии в работу можно осуществить в электрохимических устройствах, называемых топливными элементами. Принцип действия топливного элемента состоит в том, что при пропускании кислорода и водорода через пористые трубки, находящиеся в сосуде со щелочным электролитом, происходит соединение атомов водорода с гидроксильным остатком OH, полученным в результате распада электролита на ионы, например, калия и остаток OH. При этом образуется вода и высвобождаются электроны. В то же время на положительном электроде происходит соединение кислорода с водой и образование гидроксильного остатка OH. Электроны, накопленные на трубке, являющейся отрицательным электродом, направляются во внешнюю цепь на кислородный положительный электрод, где захватываются кислородом, в результате чего по внешней цепи начинает протекать электрический ток. Таким образом, кислород непрерывно пополняет в электролите расход OH, а водород поддерживает необходимое количество воды в электролите.

Таким образом, реакция на кис­лородном электроде имеет вид

О₂ + 2Н₂О + 4е → 4ОН^-

и на водородном электроде

2Н₂ + 4ОН ^- → 4Н₂О+4е

Суммарная реакция в элементе

2Н₂ + О₂ → 2Н₂О + N_электр

Рис.70. Принцип действия ТЭ.

1-катод; 2— анод; 3 — газовые камеры; 4 — электролит; 5 — катализирован­ные электроды