- •План работы
- •Раздел I. Теоретическая часть………………………………………………………3
- •Введение
- •Значение экологии для жизни большого города
- •Проблемы загрязнения окружающей среды
- •Выбросы электростанций
- •Альтернативный источник энергии
- •Топливный элемент
- •Топливный элемент – это первичный (не перезаряжаемый) источник тока, в котором электрическая энергия непосредственно образуется за счет реакции между топливом (восстановителем) и окислителем.
- •Щелочные топливные элементы
- •Щелочной топливный элемент
- •1:Топливо2:Поток электронов 3:Нагрузка 4.Окислитель 5:Катод 6:Электролит 7:Анод 8:Вода 9:Гидроксид-ионы
Топливный элемент – это первичный (не перезаряжаемый) источник тока, в котором электрическая энергия непосредственно образуется за счет реакции между топливом (восстановителем) и окислителем.
В отличие от гальванических элементов реагенты в топливных элементах не совмещены с электродами, а хранятся отдельно и подводятся к ним по мере протекания химических реакций. Сами электроды в реакцию не вступают, но являются катализаторами этих реакций. Их функция - отбор электронов от восстановителя и передача их окислителю. Топливный элемент - это ХИТ длительного пользования. Удельная энергия ТЭ значительно выше, чем у гальванических элементов. В топливных элементах используют жидкие или газообразные восстановители - водород, гидразин, метанол, углеводороды и окислители - кислород, пероксид водорода. В топливных элементах протекает реакция окисления топлива, в итоге образуются электроэнергия, продукты окисления топлива и теплота:
топливо + окислитель = электроэнергия + продукты окисления топлива + Q
Этот процесс может быть представлен в виде следующих стадий:
анодное окисление топлива;
катодное восстановление окислителя;
движение ионов в растворе или расплаве электролита;
движение электронов от анода к катоду во внешней цепи.
Теоретические и экспериментальные значения ЭДС (Т = 298 К) электрохимических реакций, используемых в топливных элементах
Топливо |
Реакция |
G, кДж/моль |
E°, В |
Материал анода |
Материал катода |
Электролит |
Еэксп., В |
Водород |
H2 + 1/2O2 = H2O |
-237,35 |
1,23 |
Pt |
Pt |
H2SO4 |
1,15 |
Водород |
H2 + Cl2 = 2HCl |
-262,51 |
1,37 |
Pt |
Pt |
HCl |
1,37 |
Пропан |
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O |
-2,106 |
1,085 |
Pt |
Pt |
H2SO4 |
0,65 |
Метан |
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O |
-818,52 |
1,06 |
Pt |
Pt |
H2SO4 |
0,58 |
Оксид углерода (II) |
CO + 1/2O2 = CO2 |
-257,28 |
1,33 |
Cu |
Ag |
KOH |
1,22 |
Аммиак |
NH3 + 3/4O2 = 3/2H2O + 1/2N2 |
-338,29 |
1,17 |
Pt |
Pt |
KOH |
0,62 |
Метанол |
CH3OH + 3/2O2 = CO2 + 2H2O |
-698,36 |
1,21 |
Pt |
C |
KOH |
0,98 |
Формальдегид |
CH2O + O2 = CO2 + H2O |
-522,09 |
1,35 |
Pt |
C |
KOH |
1,15 |
Муравьиная кислота |
HCOOH + 1/2O2 = CO2 + H2O |
-285,54 |
1,48 |
Pt |
Pt |
H2SO4 |
1,14 |
Гидразин |
N2H4 + O2 = N2 + 2H2O |
-602,48 |
1,56 |
Ni |
C |
KOH |
1,28 |
Натрий |
Na + 1/2H2O + 1/4O2 = NaOH+Н2 |
-300,78 |
3,12 |
Na (Hg) |
Ag/C |
KOH |
2,10 |
Уголь |
C + O2 = CO2 |
-334,78 |
1,02 |
C |
CuO/C |
Na2CO3 |
1,03* |
* Замерено при 1023 К.