Параметры аккумуляторов

Электрохимичес- кая система	Среднее, В напряжение	Удельная Вт.ч/кг	энергия Вт.ч/м3	КПД, %	Наработка, циклы
Pb|H2SO4|PbO2 Cd|KOH|NiOOH Fe|KOH|NiOOH Zn|KOH|NiOOH MHx|KOH|NiOOH LixC|LiAsF6,ЭК+ДЭК |LixCoO2 ЭК –этиленкарбонатДЭК- диэтилкарбонат	2,0-1,8 1,24-1,2 1,3-1,2 1,6-1,5 1,26-1,2 3,0-2,5	10 –35 10-38 20-35 50-70 40-70 80-120	20-75 40-80 40-75 100-150 60-120 160-200	70-80 55-65 50-55 70-75 60-70 60-70	300-1000 500-2500 500-2500 200-300 до 500 до 500

…Топливные элементы.

В топлив­ных элементах (ТЭ) окислитель и восстановитель хранятся вне элемента,

в процессе ра­боты подаются к электродам.

Þ топливный элемент может ра­ботать длительное время.

На электродах

химическая энергия .

восстановителя (топлива) Þ в электрическую энергию.

и окисли­теля .

Восстановители (топливо), жидкие или газо­образные, - водород, метанол, метан, в последние годы некоторые другие восстановители, например боргидрид натрия.

Окислители - обычно кислород воздуха.

ТЭ состоит из двух электродов с электродными камерами и ионного проводника (электролита) между ними.

Схема кислородно-водородного топливного элемента:

1- анод; 2- электролит; 3- катод

Классификация ТЭ по типу ионного проводника (электролита):

● с щелочным (95-100 С),

● фосфорнокислым (200 С),

● протонпроводящим или твердополимерным (95-100 С),

● расплавленным карбонатным (высокотемпературный 700 С),

● твердооксидным (1000 С⁰).

ПРИМЕР

Кислородно-водородный щелочной топливный элемент

Схема кислородно-водородного ТЭ

Н₂, МКОНМ, О₂

М - проводник 1-го рода -

- катализатор про­цесса и токоотвод (Pt,Pd).

Каждый электрод - сложная многокомпонентная система.

К аноду подводится топливо – водород, идет его окисление:

Н₂ + 2ОН^ - 2е = 2Н₂О

К катоду подводится окислитель - чистый кислород или кислород воздуха, идет его восстановление:

1/2О₂+Н₂О+2е=2ОН^

Токообразующая реакция:

Н₂ + 1/2О₂ = Н₂О(ж)

или

Н₂ + 1/2О₂ = Н₂О(г)

Во внешней цепи - движение электронов от анода к катоду,

в растворе - движение ОН^ от катода к аноду.

Е_э = ΔG_ТОР /nF Е_э⁰ = ΔG⁰_ТОР /nF

Стандартная ЭДС зависит от температуры в соответствие с уравнением:

Е_э⁰ = ΔН⁰/nF + TΔS⁰/nF

где ΔН⁰  энтальпия,

ΔS⁰ – энтропия токообразующей реакции.

Стандартные термодинамические характеристики

токообразующих реакций при 298 К

Реакции	Е0 э, В	ΔН0, кДж/моль	ΔS0 , Дж/Кмоль
2H2 + O2 = 2Н2О(ж) 2H2 + O2 = 2Н2О(г)	1,23 1,19	-285,84 -241,8	-163,5 -45,4

….. Электрохимическая энергоустановка.

состоит из:

▬ батарея ТЭ,

▬ системы хранения, обработки и подвода топлива и

окислителя,

▬ системы отвода продуктов реакции,

▬ системы под­держания и регулирования температуры в

элементах,

▬ системы преобразования тока и на­пряжения.

Достоинства:

● Электрохимические энер­гоустановки имеют более высокий КПД (в 1,5 - 2,0 раза) по сравнению с тепловыми машинами;

● существенно меньше загрязняют окружающую среду.