лекция 9. классические и нестандартные топливные...
TRANSCRIPT
Электрохимическая энергетика
Лекция 9. Классические и нестандартные топливные элементы
Классические ТЭ фосфорно-кислотные топливные элементы щелочные топливные элементы
Козадеров О.А. 20152
Электролит ФКТЭ
жидкая H3PO4
в чистом виде tпл = 42 °С 2H3PO4 = H4P2O7 + H2O (при 213 °C) рабочие температуры 180-200 °C
в форме высококонцентрированного водного раствора растворимость в воде 548 г/100 мл
Козадеров О.А. 20153
Схема устройства ФКТЭ
Козадеров О.А. 20154
Применение стационарные электрохимические
энергоустановки
Козадеров О.А. 20155
Five 200 kW Phosphoric Acid Fuel Cells Installed at the Anchorage Mail Processing Center in Alaska
Применение стационарные электрохимические
энергоустановки
Козадеров О.А. 20156
Преимущества и недостатки ФКТЭ
Преимущества Недостатки развитая
технология высокая
надежность / долгосрочная работа
относительно низкая стоимость электролита
дороговизна Pt-катализатора
чувствительность к отравлению СО и S
электролит является агрессивной жидкостью
Козадеров О.А. 20157
Щелочные топливные элементы (ЩТЭ)
Alkaline Fuel Cells (AFC)
Козадеров О.А. 20158
Электролит ЩТЭ
водный раствор гидроксида калия концентрация 30-40%
проблема – карбонизация 2OH– + CO2 → CO3
2– + H2O
Козадеров О.А. 20159
Схема устройства ЩТЭ
Козадеров О.А. 201510
Применение ЩТЭ энергопитание космических кораблей
Козадеров О.А. 201511
Щелочной топливный элемент UTC для космического корабля Apollo
Copyright NASA
Преимущества и недостатки ЩТЭ
Преимущества Недостатки низкая стоимость
электролита возможность
использования неплатиновых металлических катализаторов
низкое катодное перенапряжение
необходимо использовать H2 и O2 очень высокой чистоты
щелочной электролит требует периодического пополнения
вода должна удаляться из анодного пространства
Козадеров О.А. 201512
Биологические топливные элементы устройства, которые используют ферменты
для прямого преобразования химической энергии (содержащейся, например, в форме углеводов) в электрическую энергию
Козадеров О.А. 201513
Видеолекция по БТЭ: http://www.youtube.com/watch?v=a7jMlkbtiyQ
Козадеров О.А. 201514
Shewanella putrefaciens
Козадеров О.А. 201515
C12H22O11 + 13H2O → 12CO2 + 48H+ + 48e–
Устройство БТЭ
Козадеров О.А. 201516
На аноде:C12H22O11 + 13H2O → 12CO2 + 48H+ + 48e–
Однокамерный твердооксидный ТЭ
Козадеров О.А. 201517
Бескамерный твердооксидный ТЭ
Козадеров О.А. 201518
ТОТЭ с жидким оловянным анодом
Козадеров О.А. 201519
t > 900 °C
ТОТЭ с жидким оловянным анодом
Козадеров О.А. 201520http://www.netl.doe.gov/file%20library/events/2009/seca/presentations/Bentley_Presentation.pdf