Из какого материала изготовлен электрод топливного элемента?

Топливный элемент - это устройство для выработки энергии, которое напрямую преобразует химическую энергию, присутствующую в топливе и окислителе, в электрическую энергию. Топливо и воздух подаются в топливный элемент отдельно, и электричество вырабатывается чудесным образом. Он выглядит как положительный и отрицательный электрод и электролит, как батарея, но на самом деле он не может «хранить электричество», а является «электростанцией».

Электрод топливного элемента - это место электрохимической реакции, где реакция окисления между топливом и окислителем снижается. Характеристики топливного элемента - это характеристики катализатора, материала электрода и технологического процесса электрода.

Обычно используемые электроды топливных элементов:

1.        Водородно-кислородный топливный элемент:

Водородно-кислородный топливный элемент обычно изготавливается из инертной металлической платины (Pt) или графита в качестве электродного материала, отрицательный электрод пропускается в H2, а положительный электрод вводится в O2.

Общий ответ: 2H2 + O2 === 2H2O

2 метанольных топливных элемента:

В топливном элементе на метаноле в качестве биполярного электрода используется платина, а в качестве электролита - щелочь или кислота:

1. Щелочной электролит (например, раствор КОН).

Общая формула реакции: 2CH4O + 3O2 + 4KOH === 2K2CO3 + 6H2O

2. Кислый электролит (например, раствор H2SO4).

Общая реакция: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O

3 метановых топливных элемента:

Топливный элемент на метане имеет два полюса из пористой никелевой пластины, раствор электролита - КОН, и генерируемый CO2 также реагирует с КОН с образованием K2CO3, поэтому общая реакция: CH4

+ 2KOH + 2O2 === K2CO3 +

3H2O.

4 батареи алюминий - воздух - морская вода:

Первый в Китае новый тип сигнальной лампы с морской водой, использующий батареи алюминий-воздух-морская вода в качестве источника энергии, использует морскую воду в качестве электролита, а кислород в воздухе вызывает непрерывное окисление алюминия с образованием электричества. Просто поместите свет в море на несколько минут, и он засияет ослепительно белым светом. Материал отрицательного электрода источника питания: алюминий; Материал положительного электрода источника питания: электропроводящий инертный материал, такой как графитовая или платиновая сетка.

Общая формула реакции: 4Al + 3O2 + 6H2O === 4Al (OH) 3

Электродные требования топливного элемента не могут быть израсходованы в работе, а расходуются. Он должен быть достаточно активным, то есть обладать каталитическим действием, уменьшать условия реакции, увеличивать скорость реакции и плавно проводить реакцию. Конечно, графитовый электрод самый дешевый. Тем не менее, это может быть реакция, которая затрудняет осуществление графита, но ее можно гладко провести с другими электродами (такими как платиновые), что является одной из причин, по которым многие теоретически возможные топливные элементы на самом деле нелегко реализовать.

Топливный элемент - это химическое устройство, которое напрямую преобразует химическую энергию топлива в электрическую, также известное как электрохимический генератор. Это технология четвертого поколения после гидроэнергетики, тепловой и атомной энергетики. Поскольку топливный элемент преобразует часть свободной энергии Гиббса химической энергии топлива в электрическую энергию посредством электрохимической реакции, он не ограничивается эффектом цикла Карно, поэтому эффективность высока; Кроме того, топливный элемент одновременно не использует топливо и кислород как механические компоненты. Детали трансмиссии, поэтому отсутствует шумовой материал и выделяется очень мало вредных газов; звуковое загрязнение. Видно, что топливные элементы являются наиболее перспективной технологией производства электроэнергии с точки зрения энергосбережения и защиты окружающей среды.

Устройство для выработки энергии, которое непосредственно преобразует химическую энергию топлива и окислителя в электрическую энергию посредством электрохимической реакции, топливные элементы теоретически могут работать с почти 100% тепловым КПД и очень экономичны. В настоящее время различные топливные элементы в реальной эксплуатации из-за различных технических факторов учитывают энергопотребление всей системы устройства, а общая эффективность преобразования находится в диапазоне от 45% до 60%, например, использование тепла может быть уменьшено. более 80%. Кроме того, устройство топливного элемента не содержит движущихся частей или не содержит движущихся частей, оно надежно, требует меньшего количества обслуживания и работает тише, чем обычные генераторные установки. Кроме того, электрохимическая реакция является чистой, полной и редко производит вредные вещества. Все это делает топливные элементы очень многообещающей энергетической установкой. [2]

Топливный элемент представляет собой электрохимическое устройство для выработки энергии. Изотермический электрохимический метод напрямую преобразует химическую энергию в электрическую, не проходя через процесс теплового двигателя, и не ограничен циклом Карно. Таким образом, эффективность преобразования энергии высока, а отсутствие шума и загрязнения окружающей среды становится идеальным способом использования энергии. В то же время, с постоянным совершенствованием технологии топливных элементов и предоставлением достаточных источников природного газа в рамках проекта газопровода Запад-Восток коммерческое применение топливных элементов имеет широкие перспективы для развития. [3]

Топливный элемент - это устройство преобразования энергии. В его основе лежит электрохимический принцип, то есть принцип работы первичной батареи. Химическая энергия, запасенная в топливе и окислителе, изотермически преобразуется в электрическую энергию, и фактический процесс представляет собой окислительно-восстановительную реакцию. Топливный элемент в основном состоит из четырех частей, а именно анода, катода, электролита и внешней цепи. Топливный газ и окисляющий газ вводятся соответственно с анода и катода топливного элемента. Топливный газ испускает электроны на аноде, и электроны проходят к катоду через внешнюю цепь и объединяются с окисляющим газом для образования ионов. Под действием электрического поля ионы мигрируют к аноду через электролит, вступают в реакцию с топливным газом, образуют петлю и генерируют электрический ток. В то же время топливный элемент выделяет определенное количество тепла из-за собственной электрохимической реакции и внутреннего сопротивления батареи. Катоды батареи, помимо проводящих электронов, также действуют как катализатор окислительно-восстановительной реакции. Когда топливо представляет собой углеводород, требуется, чтобы анод обладал более высокой каталитической активностью. Аноды и катоды обычно пористые, чтобы облегчить прохождение реакционных газов и выпуск продукта. Электролит предназначен для переноса ионов и разделения топливного газа и окисляющего газа. Чтобы заблокировать смешивание двух газов, возникает внутреннее короткое замыкание батареи, и электролит обычно представляет собой плотную структуру.

Принцип действия топливного элемента - это электрохимическое устройство, имеющее тот же состав, что и обычная батарея. Элементарный элемент состоит из двух положительных и отрицательных электродов (отрицательного электрода, то есть топливного электрода, и положительного электрода, то есть электрода окислителя) и электролита. Разница в том, что активный материал обычной батареи хранится внутри батареи, что ограничивает емкость батареи. Положительный и отрицательный электроды топливного элемента не содержат активного материала, а содержат только каталитический нейтрализатор. Таким образом, топливные элементы - это настоящие машины преобразования энергии, которые преобразуют химическую энергию в электрическую. Когда аккумулятор работает, топливо и окислитель поступают извне для реакции. В принципе, пока реагенты непрерывно вводятся, а продукты реакции непрерывно удаляются, топливный элемент может непрерывно вырабатывать электричество. Здесь водородно-кислородный топливный элемент взят в качестве примера для иллюстрации топливного элемента.

Принцип реакции водородно-кислородного топливного элемента: эта реакция является процессом, обратным электролизу воды. Электрод должен быть: отрицательным: H2 + 2OH- → 2H2O + 2e-

Положительный электрод: 1 / 2O2 + H2O + 2e- → 2OH-

Реакция батареи: H2 + 1 / 2O2 == H2O

Кроме того, по-прежнему не работает только корпус топливного элемента,

Топливный элемент

Топливный элемент

Должен быть соответствующий набор вспомогательных систем, включая системы подачи реагентов, системы отвода тепла, дренажные системы, системы контроля электрических характеристик и предохранительные устройства.

Топливный элемент обычно состоит из пластины электролита, образующей ионный проводник, и топливного электрода (анода) и воздушного электрода (катода), расположенных с обеих сторон от него, и канала потока газа с обеих сторон, и канал потока газа функционирует для сделать топливный газ и воздух (окислитель) газом) могут проходить через путь потока.

Страница содержит содержимое машинного перевода.