|
ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Основные принципы
Для получения электрической энергии перспективным является процесс непосредственного превращения химической энергии горения топлива в электрическую. Горение топлива — это химическая реакция, при которой происходит отдача электронов атомами топлива и их приобретение атомами окислителя. Энергия, которую имеет электрон, перейдя в атом окислителя, ниже той, которую он имел в атоме топлива. Избыток энергии электронов переходит в кинетическую энергию атомов, топлива, окислителя и продуктов реакции, сообщая им хаотическое движение, которое и называется тепловым.
Для
непосредственного превращения химической энергии
топлива в электрическую энергию, другими
словами, для исключения обязательных потерь в тепловом цикле при преобразовании
энергии прежде всего необходимо упорядочить
процесс перехода электронов от молекул
топлива (окисление)
к
молекулам окислителя (восстановление).
Упорядочения можно достичь путем
пространственного разделения процессов
окисления и
восстановления
топлива и окислителя. Такое
разделение процессов осуществляется в электрохимических
генераторах —
гальванических и
топливных элементах.
В электрохимических генераторах топливо и окислитель подаются раздельно на анод и катод (См.рис.). На аноде происходит окисление топлива с освобождением электронов, которые по электрической цепи направляются на катод, где восстанавливают окислитель. Направленное движение электронов и частично продуктов реакции резко снижает тепловые потери, вызываемые хаотическим движением молекул топлива, окислителя и продуктов их реакции.
Однако гальванические элементы бесперспективны для энергетики вследствие высокой стоимости их основного топлива — металлов и незначительного срока службы. В топливных же элементах (ТЭ) можно использовать и дешевые виды топлив.
Топливный элемент — это устройство, преобразующее химическую энергию топлива в постоянный электрический ток низкого напряжения. В металлические пористые электроды элемента непрерывно нагнетают топливо и окислитель. Только в результате их непрерывной подачи возможен длительный отбор электрической энергии от ТЭ.
Источник. Прямые методы преобразования энергии. Нестеров Б.П. М.: Знание.1971.с.26.
