ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Топливные элементы с ионообменными мембранами и ЭХГ на их основе из "Электрохимические генераторы" Топливные элементы с ионообменными мембранами были разработаны фирмой Дженерал Электрик [Л. 66] ТЭ состоит из мембраны, двух электродов и распределителя газа по поверхности. Напряжение ТЭ зависит от сопротивления мембраны и контактных сопротивлений между мембраной и электродами. [c.115] Сопротивление мембраны определяется ее толщиной и удельным электрическим сопротивлением, зависящим от типа и влагосодержания мембраны. Контактное электрическое сопротивление определяется способом, площадью и плотностью контакта мембраны и электрода. Катализатор может быть нанесен непосредственно на мембрану методом напыления, химического осаждения или прессования. В этол случае обеспечивается хороший контакт с мембраной. Электрод может быть также механически прижат к мембране. [c.115] Электродами служат платинированные никелевые, платиновые или титановые сетки, механически прижимаемые гофрированными токосъемниками к мембране. [c.115] Характеристики ТЭ непрерывно улучшаются. Так в лаборатории получены следующие результаты [Л. 67]. [c.115] Основным недостатком ТЭ с ионообменными мембранами является малый срок службы из-за нестабильности мембраны, особенно при пониженной влажности и повышенной температуре. [c.116] Ухудшение характеристик ТЭ во времени также может быть обусловлено отравлением катализатора органическими веществами, вымываемыми из мембраны. [c.116] Фирма Дженерал Электрик работает над созданием более стабильных мембран на основе фторсодержащих полимеров, благодаря чему повышается срок службы и теплостойкость ТЭ. Приведенные ранее данные по улучшению характеристик ТЭ достигнуты в основном за счет повышения рабочей температуры ТЭ вследствие применения более теплостойкой мембраны. В лаборатории ТЭ работают до 15 000 ч. Фирма планирует создать батареи массой 7 кг/кВт. [c.116] На основе ТЭ с ионообменной мембраной фирмой Дженерал Электрик были разработаны водородно-кислородные ЭХГ для космических кораблей типа Джемини [Л. 40, 67, 68]. Система энергопитания корабля должна обеспечивать суммарное потребление 200 кВт-ч в течение двухнедельного полета. Энергоустановка включает в себя систему хранения водорода и кислорода, батарею ТЭ, системы удаления воды и отвода тепла (рис. 20), а также батарею серебряно-цинковых аккумуляторов и систему автоматического управления. [c.116] Батарея водородно-кислородных ТЭ биполярного типа состоит из двух секций, каждая из которых имеет три блока, соединенных параллельно. Средняя мощность секции 600 Вт, пиковая мощность 1 кВт, напряжение на выходе 22—30 В. Масса 31 кг, объем 51 л. [c.116] Каждый блок состоит из 32 последовательно соединенных ТЭ размерами 0,18X0,2 м толщиной 0,45 мм. Батарея ТЭ работала при 25—60 °С. [c.116] Срок службы 2 000 ч. Водород и кислород хранятся криогенным способом при давлении 2,5-10 Па (Нг) и 4,9-10 Па (Ог) в емкостях, имеющих две оболочки, одна из которых изготовлена из инконеля, вторая (внешняя) — из титанового сплава. Масса водорода и кислорода для двухнедельного полета (160 кВт-ч) составляет 90 кг. Водород и кислород перед подачей в батарею ТЭ подогреваются в теплообменнике и редуцируются до рабочего давления 1,57-10 Па. Для освобождения от инертных примесей производится периодическая продувка (через 180 ч). Образующаяся в ТЭ вода удаляется со стороны кислорода, конденсируясь на охлаждаемом токосъемнике, откуда с помощью фитилей отводится к сепаратору, где отделяется от кислорода и поступает в бак с питьевой водой. [c.117] После заполнения бака для питьевой воды вода поступает в бак испарителя, при заполнении последнего сбрасывается за борт. [c.117] Регулирование температуры осуществляется циркулирующим теплоносителем — силиконовым эфиром, который использовался для подогрева входящих газов. [c.118] Расход энергии на собственные нужды составляет 4—5%. Масса двух секций батареи со связанным с ними оборудованием 65,7 кг. [c.118] Вернуться к основной статье