- •3 Химические источники тока различных электрохимических систем Лабораторная работа №1 марганцево-цинковые солевые и щелочные элементы
- •Солевые марганцево-цинковые элементы.
- •Типичный состав эдм
- •Обозначение мц элементов.
- •Обозначение мц элементов с щелочным электролитом
- •Характеристики мц элементов.
- •Сравнение характеристик мц солевых и щелочных элементов
- •Конструкции мц солевого и щелочного элементов.
- •Марганцево-цинковые перезаряжаемые хит.
- •Параметры перезаряжаемых марганцево-цинковых хит
- •Утилизация мц элементов.
- •Варианты заданий к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №2 воздушно-металлические источники тока
- •Воздушно-цинковые химические источники тока
- •Призматические воздушно-цинковые хит
- •Дисковые пуговичные и цилиндрические воздушно-цинковые хит
- •Механически перезаряжаемые воздушно-цинковые хит
- •Электрически перезаряжаемые воздушно-цинковые хит
- •Разность потенциалов δе выделения кислорода и восстановления его из воздуха при плотности тока 100 мА/см2 при 298 к при использовании различных катализаторов
- •Воздушно-алюминиевые и воздушно-магниевые хит
- •Хит с солевыми (хлоридными) электролитами
- •Воздушно-алюминиевый хит с щелочным электролитом
- •Варианты заданий к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №3 литиевые первичные источники тока
- •Классификация лхит
- •Теория литиевых первичных источников тока
- •Характеристики литиевых элементов с неводным электролитом
- •Особенности конструкции
- •Источники тока на базе системы литий-диоксид марганца
- •Примеры системы литий-диоксид марганца фирмы «gp Batteries» (сша)
- •Элементы системы литий-йод
- •Основные параметры источников тока системы литий-йод (для медицинской техники) оао «Литий-элемент»
- •Характеристики литиевых элементов
- •Варианты заданий к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №4 свинцово-кислотные аккумуляторы и батареи
- •Промышленно выпускаемые свинцовые аккумуляторы
- •Классификация свинцовых аккумуляторов и батарей.
- •Теоретические вопросы свинцовых аккумуляторов
- •Виды сплавов решеток положительного электрода
- •Разрядно-зарядные характеристики.
- •Сравнительные параметры различных типов сепарационных материалов для свинцовых аккумуляторов
- •Сравнение характеристик и наиболее распространенных конструкций свинцово-кислотных аккумуляторов
- •Классическое (традиционное) исполнение аккумулятора
- •Заряд свинцово-кислотных аккумуляторов
- •Безуходные (герметизированные) свинцовые аккумуляторы
- •1 Напряжение, 2 зарядная емкость, 3 ток заряда
- •Комплексная переработка отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов
- •Пути усовершенствования свинцовых аккумуляторов
- •1 Вкладыш из алюминия; 2 термодиффузионное покрытие; 3 свинцовый сплав.
- •Варианты заданий к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №5 никель-кадмиевые аккумуляторы
- •Параметры промышленно выпускаемых никель-кадмиевых аккумуляторов
- •Теория никель-кадмиевых аккумуляторов
- •Конструкция нк аккумуляторов
- •1 − Корпус; 2 –сепаратор; 3 –положительный электрод; 4 – отрицательный электрод; 5 − крышка; 6 – пружина; 7 – уплотнитель;
- •Характеристики нк аккумуляторов
- •Утилизация и регенерация нк аккумуляторов
- •Варианты заданий к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №6 никель-металлогидридные аккумуляторы
- •Сравнительные параметры щелочных аккумуляторов
- •Реакции, протекающие в нмг аккумуляторах
- •Конструкция нмг аккумуляторов
- •Герметизация аккумулятора
- •Характеристики нмг аккумуляторов
- •Режим заряда нмг аккумуляторов
- •Утилизация нмг аккумуляторов
- •Варианты заданий к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №7 литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы
- •Аккумуляторы с металлическим литиевым анодом
- •Литий-ионные аккумуляторы
- •Нанотехнологии в лиа
- •Особенности конструкции
- •Характеристики Li-ion аккумуляторов.
- •Литиевые аккумуляторы с полимерным электролитом.
- •Характеристики Li-аккумуляторов с пэ
- •Утилизация литиевых аккумуляторов
- •Варианты заданий к лабораторной работе
- •Лабораторная работа №8 топливные элементы
- •Особенности тэ
- •Теория и конструкция топливных элементов
- •Типы топливных элементов
- •Основные характеристики топливных элементов
- •Методика проведения лабораторной работы
- •Экспериментальные данные, полученные при работе щтэ на различные нагрузки
- •Экспериментальные данные, полученные при разряде топливного кислородно-водородного элемента
- •Экспериментальные значения коэффициентов диффузии водорода в газодиффузионном электроде
- •Результаты определения коэффициентов диффузии водорода
Основные характеристики топливных элементов
-
Технические параметры
ТЭ
ЩТЭ1
ФКТЭ2
ТПТЭ3
РКТЭ4
ТОТЭ5
МТЭ6
Электролит
KOH, 30-40%
H3PO4, 98%
Ионообменная мембрана (Nafion)
Li2CO3 + K2CO3
0,9 ZrO2 +
0,1 Y2O3
Ионообменная мембрана
Температура, К
353-370
463-490
343-363
893-973
1073-1273
300-383
Топливо
Н2 (ч.)
Н2 (тех.)
Н2 (тех.)
H2+CO, CH4
H2+CO, CH4
CH3OH
Материал анода
Ni или С + Pt
Pt + С
Pt + С или Pt + Ru
Ni + Cr
Ni + ZrO2
С + Pt + Ru
Материал катода
Pt + С
NiO + Li2O
LaxSr1-x MnO3
Pt + С
Плотность тока, кА/м2
1,5-3,0
2,5-3,5
2-5
1,5-2
2-4
1-2
Напряжение, В
0,9-0,75
0,75-0,65
0,8-0,75
0,8-0,7
0,75-0,7
0,6-0,5
Энергетический КПД, %
35-37
37-42
35-37
50-56
50-65
-
КПД при регенерации тепла, %
-
75-80
60-65
75-85
75-85
-
Ресурс работы, ч
10 000
50 000
20 000
50 000
100
Единичная мощность серийно выпускаемого элемента, МВт
0,1
11
0,25
2
0,3
до 250 Вт
Суммарная мощность ЭХГ, МВт
2
70
5
5
2
-
Производители
Astris Energy Inc.; Fuel Cell Ship HYDRA
United Technologies Co.
Smith Electric Vehicles U.S.; FuelCell Energy; Honda; MYR Group; Itron; Tanfield; Tetra Tech
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co. Ltd.; Chubu Electric Power
SiEnergySystems; FuelCell Energy Inc.; DaimlerChrysler; Marubeni Corporation
Nissan; Panasonic
Преимущества
Хорошая маневренность
Использование биогаза
Отсутствие жидкого электролита, высокая маневренность
Высокий КПД, отсутствие Pt. Возможность использования различных видов топлива
Простота хранения и большая энергетическая емкость топлива
Недостатки
Потребность в Pt. Высокая чувствительность к CO2 и другим каталитическим ядам.
Коррозия катода. Не стоек к термоциклированию
Взаимодействие твердых слоев электролита.
Низкий ресурс работы. Метанол ядовит. Потребность в Pt.
1 ЩТЭ – ТЭ со щелочным электролитом; 2 ФКТЭ – ТЭ с фосфорнокислым электролитом; 3 ТПТЭ – ТЭ с твердополимерным электролитом; 4 РКТЭ – ТЭ с расплавленным карбонатом; 5 ТОТЭ – ТЭ с твердооксидным электролитом, 6 МЭТ – метанольный топливный элемент.