Топливные элементы

В режиме генерации электрического тока напряжение химических источников тока снижается вследствие возникновения поляризации, в частности концентрационной, вызванной изменением концентрации электролита в электродах. В кислородно-водородных топливных элементах имеется возможность снижения концентрационной поляризации путем создания диффузионного потока воды через электролит, при этом достигается объединение работы двух типов электрохимических элементов, собственно топливного элемента и концентрационного.

В статье представлены уравнения для расчета КПД гибридной электростанции (ГибЭС), состоящей из электрохимического генератора на основе высокотемпературных топливных элементов (ТЭ) с твердым оксидным электролитом и газовой турбины. С помощью этих уравнений был проведен анализ влияния плотности тока, внутреннего сопротивления ТЭ и других параметров на эффективный КПД ГибЭС. Для определения влияния на КПД степени использования топлива в ТЭ предложен графический метод.

Предложена технология гидрометаллургической переработки ламельных оксидноникелевых электродов, повышающая эффективность использования никеля при производстве щелочных аккумуляторов с одновременным уменьшением загрязнения окружающей среды.

Показана возможность создания герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей большой емкости с давлением внутри блока не более 0.2 ати, пригодных для использования в железнодорожных вагонах.

Представлен анализ причин загрязнения активных масс оксидноникелевых электродов никель-железных и никель-кадмий-железных аккумуляторов ламельной конструкции соединениями железа, который проведен как на основе литературных данных, так и собственных исследований.

Разработан микробный медиаторный анод на основе клеток Escherichia coli для процесса окисления глюкозы и оптимизированы условия его работы в макете микробного топливного элемента, в котором в качестве катода использован диоксидносвинцовый электрод.

Высокотемпературным методом с использованием различных прекурсоров синтезированы катализаторы PtCo/С. Методом вращающегося дискового электрода показано, что система с низким содержанием платины 5.0 мас.% Pt + 1.5 мас.% Со, синтезированная на основе H₂PtCl₆ и фталоцианина кобальта на саже ХС72, обладает наибольшей электрокаталитической активностью, связанной с образованием высокодисперсных частиц сплава Pt₃Co, что было установлено рентгеноструктурными исследованиями.

Исследованы изменения фазового состава, дисперсности и морфологии алюминатов лития, являющихся компонентами карбонатного топливного элемента, после длительной выдержки при 650°C. Испытания проводили с ?-, ?- и ?-модификациями LiAlO₂ в зависимости от состава газовой атмосферы, об. доля: H₂, 0.2 H₂ + 0.8 CO₂, 0.33 O₂ + 0.67 CO₂, CO₂ в расплаве карбонатной эвтектики Li₂CO₃ (62 мол.%) – K₂CO₃ (38 мол.%).

Методами изотермической растворимости, ЯМР 19F, а также путем выполнения ab initio квантово-химических расчетов исследована кинетика и термодинамика реакций двойного обмена в системах K(Na)РF6 — LiBF4 — пропиленкарбонат (ПК) — диметилкарбонат (ДМК). Предложен метод получения электролитов на основе LiРF6 и смесей карбонатных эфиров. Электролит успешно испытан в элементах с твёрдыми катодами.

В обзоре работ по термостойким протонообменным мембранам для топливных элементов рассмотрены три группы мембран: модифицированные мембраны на основе перфторсульфоновой кислоты; альтернативные сульфатированные полимеры и их композитные мембраны; кислотно-щелочные полимерные мембраны.