Наръчник на химика 21

Химия и химическа технология

В момента най-развитата е водородно-кислородната горивна клетка. Този елемент е херметически затворена камера с два порести (метални или графитни) електроди, потопени в алкален разтвор (например КОН). Газообразният водород и кислород се подават в камерата директно към повърхностите на електродите. В този случай на един електрод - на анода - се получава електрохимично окисление на водорода с едновременно връщане на електроните във външната верига [c.83]

Химическите вериги са от голямо практическо значение. Разнообразие от химически източници на ток - първични (галванични клетки) и вторични (батерии) - са химически вериги. Разглежданата водородно-кислородна верига е един от видовете така наречени горивни клетки. Такива елементи са електрохимични системи, в които протича реакцията на окисление на горивото или продуктите от неговата преработка (водород, въглероден окис, воден газ и др.). Елементите се характеризират с висока степен на оползотворяване на горивото (70-80%) в сравнение с 30-40% от топлоелектрическите централи, произвеждащи електричество. Въпреки факта, че при създаването на върха- [c.488]

Горивни клетки. Водородно-кислородната верига е интересен пример за галванична клетка, в която електрическата енергия се получава директно от енергията на горенето. Такова използване на горими материали по принцип е много по-икономично от изгарянето им в пещите на парни котли или в двигатели с вътрешно горене, тъй като процесът на горене се извършва в галванична клетка при условия, които са по-близки до обратимите, отколкото при конвенционалното горене. Правени са много опити да се даде технически подвиг на водородно-кислородната верига, но всички не са били много успешни. Основните трудности са бавността на горивните процеси върху електродите и силната поляризуемост на веригите, което предотвратява изтеглянето на токове от тях на някаква значителна сила. [c.388]

За ефективна работа на горивните клетки се използват катализатори, които се нанасят върху електрода. За водородния електрод катализаторът е платинени метали (особено паладий), а за кислородния електрод смесени катализатори от Co и A1 или Fe, Mn и Ag. [c.224]

Лабораторен модел на горивна клетка се състои от два кислородни електрода 1 и един водород 2, поставени в тяло от органично стъкло 3. Всеки електрод [c.257]

Към днешна дата са създадени електрохимични генератори с мощност от десетки ватове до хиляди киловати. Тяхната специфична енергия зависи от вида и количеството съхранявано гориво в резервоарите за съхранение. Той е значително по-висок от специфичната енергия на галваничните елементи. Най-развитите са кислород-водородните генератори, които вече се използват в космическите кораби. Те осигуряват на космическите кораби и астронавтите не само електричество, но и вода, която е продукт на реакцията в горивната клетка. Специфичната енергия на тези генератори е 400-800 Wh/kg, а ефективността е 60-70%. При някои условия, например при продължителност на полета на космически кораб около месец и мощност до 10 kW, електрохимичният генератор е най-оптималната електроцентрала за космически кораб. [c.363]

Използването на водород има големи перспективи. Водородът може да служи като универсален източник на енергия, получена както чрез директно изгаряне, така и в горивните клетки. Смята се, че енергийните разходи за изпомпване на водород през тръбопроводи са по-малки от енергийните загуби в електропреносните линии. Когато водородът изгори, се образува само вода и атмосферата остава чиста. Водородът може успешно да се използва като гориво за превозни средства и авиация. Различни варианти за водород [c.467]

Електрокатализата на кислородната реакция върху електроди, базирана на промотирания ултрадисперсен диамант UDD, която изследвахме за първи път, показа перспективите за използване на UDD в електрокатализата и нови области на приложение на този наноматериал, а именно като въглероден носител за електрокатализатора както на кислородни, така и на водородни електроди на горивна клетка в електрохимични сензори и биосензори електросинтеза и др. Характеристиките на UDD, които осигуряват тези перспективи за неговото използване, могат да бъдат формулирани по следния начин [c.94]

Воля и как ще д. и т.н. водородно-кислородна горивна клетка с повишаване на външното налягане Защо [c.66]

През последните години са разработени никел-водородни батерии, в които отрицателният електрод е водород, подобен на този на горивна клетка. Когато батерията се зареди, водородът се събира в цилиндър, а когато се разрежда, се изразходва от този цилиндър. Такива батерии имат доста висока специфична енергия (50-70 Wh/kg). [c.416]

Горивни клетки. Горивните клетки се използват за директно преобразуване на топлинната енергия от изгарянето на гориво в електрическа енергия. Горивната клетка работи благодарение на окислителя и редуктора непрекъснато навлизайки в него и разделен в пространството от електролита. Преминавайки през порести електроди, направени от сгъстен графит и в контакт с електролита, редуциращият агент се окислява и окислителят се редуцира. Разликата на потенциала на електрода определя напрежението на клетката. Електролитът може да бъде киселинен или алкален разтвор, разтопена сол. Кислородът или въздухът се приемат като окислители, а водородът, запалимите газове или течностите се приемат като редуциращи агенти. Електродните процеси по време на работа на горивна клетка се състоят от две полуреакции на редокс реакция. Например в водородно-кислородна горивна клетка с алкален разтвор като електролит протичат следните процеси: [c.683]

Горивните клетки се характеризират с e. с. с., напрежение, мощност и ефективност. елемент може да се изчисли чрез уравнение (X. 6). Например, напр. и т.н. кислород-водородна горивна клетка при стандартни условия е [c.362]

Кислородно-водородна клетка с алкален електролит е една от най-обещаващите съвременни горивни клетки. Неговите предимства са относителна простота на дизайна, висока степен на надеждност, възможност за използване на газове без специално пречистване и при ниско парциално налягане, включително използването на атмосферен кислород. Електрохимичният еквивалент на кислорода е значително по-нисък от този на другите катодни активни материали - 0,298 g/(Ah), а електрохимичният еквивалент на водорода е само 0,038 g/(Ah). В допълнение, този елемент запазва предимствата на най-добрите горивни клетки на други системи; непрекъсната работа за относително дълго време, липса на вредни емисии, високо използване на активни вещества, стабилност на напрежението по време на процеса на разреждане като индикатор за стационарността на системата. [c.256]

Достатъчно високи характеристики на горивните клетки могат да бъдат постигнати само с използването на каталитично активни материали, които ускоряват електродните процеси. По този начин, най-ефективните катализатори за водород и кислород електро- [c.220]

Нека разгледаме принципа на действие на най-простата горивна клетка, като използваме примера на водородно-кислородна клетка (Фиг. 7). [c.188]

В разглеждания случай AG = -56,69 kcal/mol и следователно само около 11 kcal/mol се превръща в топлина. Този пример показва, че като цяло е по-изгодно директно да се преобразува енергията, отделяна при изгарянето на природни горива, в електричество, тъй като ефективността на топлинните двигатели и ТЕЦ е малка. Описаната водородно-кислородна клетка е пример за така наречените горивни клетки. Напоследък работата по създаването на такива елементи е широко развита във връзка с нови технически проблеми. В тези клетки горивото и окислителят трябва да се съхраняват отделно и да се подават към електроди, върху които протичат електрохимични реакции. В този случай елементът може да работи непрекъснато, ако към него се подават реагенти и се отстраняват продуктите на реакцията, което е особено удобно при използване на течни и газообразни вещества. По принцип е възможно вместо изгаряне на въглища да се използва реакцията C (t) + + O2 (g) = COa (g) за получаване на електрически ток. [c.154]

Диаграмата на горивната клетка е показана на фиг. 105. Горивната клетка се състои от анод 1, катод 3 и йонен проводник 2. Към анода се подава гориво (редуктор), в този пример водород, катодът е окислител, обикновено чист кислород или атмосферен кислород. Между електродите има йонен проводник, който се използва като алкален разтвор за кислородно-водородната клетка. Схемата на кислород-водородната горивна клетка може да бъде записана като [c.361]

Нека разгледаме принципа на действие на най-простата горивна клетка, като използваме примера на водородно-кислородна клетка (фиг. 7). В този случай се използва следното уравнение на окислително-редукционната реакция [c.221]

Определете EMF на водородно-кислородна горивна клетка при 298 K [c.428]

Всеки, който е запознат с най-новите технологични новини, знае, че нашите космически кораби се захранват от генератори на електрически ток, наречени горивни клетки (вж. [5]). Неизправността на тези елементи по време на полета на един от космическите кораби на Близнаци предизвика широко безпокойство и тревога. В момента космическите кораби използват водородно-кислородни горивни клетки. В същото време се провеждат интензивни изследвания за създаване на горивни клетки, работещи върху леки въглеводороди, и е възможно през следващото десетилетие да станем свидетели на тяхното промишлено приложение. [c.300]

Горивните клетки използват течни или газообразни редуктори (водород, хидразин, метанол, въглеводороди) и окислители (кислород и водороден прекис). Нека разгледаме работата на горивна клетка, като използваме примера на кислородно-водородна система. В такъв елемент химическата енергия на реакцията на окисление на водорода Нг + V2O2 = НгО се превръща в електрическа енергия. [c.361]

С повишаване на налягането, съответно на водорода и хлора, потенциалът на водородния електрод става по-отрицателен, потенциалът на хлорния електрод става по-положителен. 10.2. Отрицателният полюс образува кадмиев електрод. 10.3. Колкото по-висока е йонната сила на разтвора, толкова по-тънка е дифузната част на двойния слой. 10.4. С увеличаване на външното налягане, напр. и т.н. водородно-кислородна горивна клетка, в която протича реакцията 2H2-102 = 2H20 (l), ще се увеличи -/dE] AV [c.108]

Според прогнозите на редица водещи учени ролята на електрохимията в националната икономика ще се увеличи. Смята се дори, че с изчерпването на запасите от естествено гориво човечеството ще навлезе в атомно-електрохимичната ера. След това електричеството, генерирано от атомни електроцентрали, ще бъде използвано за генериране на водород чрез електролиза на водата, водородът ще замести природния газ и въглеводородите и ще се използва във водородно-кислородните горивни клетки. Процесите на водна електролиза във фотоелектрохимични системи, които преобразуват слънчевата енергия, ще бъдат приложени на практика. Ще се увеличи ролята на химическите източници на ток, чиито специфични характеристики ще бъдат увеличени. Електрохимията ще се превърне в основата на много икономически и екологични технологични процеси, а методите, разработени за електрохимиците, завинаги ще сложат край на проблема с корозията. Учените ще научат същността на електрохимичните процеси в живите организми и ще поставят постиженията на биоелектрохимията в услуга на човечеството. [c.286]

Изчислете EMF на водородно-кислородната горивна клетка при 298 K и относителните парциални налягания на водорода и кислорода /) (v, = Pu, = Y. кислород, който може да бъде получен) в този елемент, ако масата на кислорода е 32 i -, а водородът е 4 г. Отпет 1.275 V 4/- 492.15 kJ и 13.75 kJ/g. [c.428]

Определете 1 и EMF на водородно-кислородна горивна клетка при температура 298 K и относителните нарциални налягания на водорода и кислорода, равни на p, = [c.428]

Вижте страниците, където се споменава терминът Водородни горивни клетки: [c.221] [c.39] [c.237] [c.220] [c.379] [c.457] [c.413] Свойства на водорода, получаване, съхранение, транспортиране, приложение (1989) - [c.533, c.534]