22.09.2014 6:46

В лабораторных масштабах электрохимическое сожжение угля в СО и СО в С02 уже удалось осуществить.

Он состоит из маленького цилиндрического тигля, изготовленного из смеси специальной глины, двуокиси церия в виде остатка от монацитового песка и трехокиси вольфрама. Электрическое сопротивление тигля при 1 100°С и величине проводящей поверхности, равной приблизительно 20 см2, составляет 2 ом. Этот тигель, изготовленный из проводящего материала, выполняет в элементе роль электролита.

К внутренней и наружной поверхности «твердого электролита» прижаты железные проволочные электроды. Внутренняя полость тигелька заполняется порошком кокса С. С наружной стороны тигелек засыпается мелкозернистой отожженной железной окалиной, насыпанной в глиняный сосуд элемента. Изготовленный таким образом элемент нагревается в тигельной печи до температуры 1 000 - 2 000° С.

Работа этого элемента заключается в следующем: кислород воздуха, проникая через железную окалину к наружному железному электроду, служащему (-)-) полюсом, забирает от него электроны и в форме отрицательного иона переносится через твердый электролит (тигель) к внутреннему электроду. На внутреннем электроде ионы кислорода разряжаются, отдавая электроны (-) полюсу, образующийся при этом кислород взаимодействует с углеродом, возникающая СО выделяется из внутренней части элемента в атмосферу.

Электродвижущая сила этого элемента несколько меньше теоретического значения, она равна 0,7 в. Элемент работает без поляризации, при увеличении нагрузки мощность элемента растет. Нормальная мощность элемента при напряжении 0,7 в, рассчитанная на 1 м3 его объема, составляет 1,333 квт/м3.

Недостатком элемента является необходимость пользоваться беззольным топливом, так как накапливающаяся в элементе зола является трудно устранимым препятствием.

Проблема получения без зольного топлива легче всего разрешается с помощью предварительной газификации топлива, что в настоящее время производится в широких масштабах.

Газ, полученный непосредственно из газогенератора, имеет высокую температуру, которую с успехом можно использовать для подогрева топливных элементов. К тому же при высоких температурах газы обладают повышенной химической активностью и, следовательно, элементы должны меньше поляризоваться.

Он состоит из двух газовых электродов: из воздушного электрода и онисьуглеродного электрода 2. Между электродами плотно вставляется пластинка 3, изготовленная спеканием при 1 200° С смеси, состоящей из 43% Na2C03, 27% предварительно обожженного монацита, 20% W03 и 10% Na2Si03. В нагретом состоянии эта пластинка выполняет роль электролита. Ее удельное сопротивление между 600 и 900° С меняется от 6 до 1,2 ом.

Оба газовых электрода имеют одинаковую конструкцию. Каждый из них изготавливается из листа мягкой стали толщиной в 1 мм, в котором рядами пробито большое количество треугольных отверстий. Пространство между выступающими на 2 мм заусенцами заполняется - для воздушного электрода смесью окиси железа с 30% магнитной окиси (Fe304), а для окисьуглеродного электрода окисью железа с небольшим количеством железных опилок, добавляемых для увеличения проводимости РегОэ.

К внешней стороне электродов приварены два железных кожуха 4 и 4. На каждом кожухе установлено по - два штуцера 9 и 10 для ввода в газовый карман 5 окиси углерода и вывода из него образовавшейся С02, а также 11 и 12 для пропускания через газовый карман 6 воздушного электрода кислорода воздуха.

Щели между твердым электролитом и электродами уплотнены асбестовыми кольцами. Весь элемент стянут стальными болтами 8, изолированными от электродов слюдяными шайбами.

При нагревании в муфельной печи элемент может нормально работать в интервале температур 550-900° С. Его э. д. с. при 700° G - 0,85 в. При нагрузке элемента разрядным током до 300 а/м2 напряжение его линейно падает пропорционально его сопротивлению. Это говорит о том, что в этих пределах силы разрядного тока элемент не подвержен поляризации. Испытания показали, что элемент нормально работает при замене СО на водород или на смесь водорода и СО, т. е. водяной газ. Из расчета следует, что при плотности тока 300 а/м2 батарея из большого числа топливных элементов способна развить удельную мощность, приблизительно равную 5 квт/м3.

Эту цифру интересно сравнить с удельной мощностью современной электростанции, работающей на угле. Приведенная к единице объема от топки до распределительного щита ее удельная мощность, по подсчетам Баура, приблизительно равна 1 квт/м?.

Таким образом, достигнутые в разработке топливных элементов успехи отчетливо показывают, что проблема топливного элемента является не утопией, а реально осуществимой идеей. При этом кубатура и расход топлива батареи из топливных элементов могут оказаться значительно меньшими, чем для ТЭЦ равной мощности.

В настоящее время проблема топливного элемента еще не вышла из рамок лабораторных опытов. Наряду с достоинствами все конструкции топливных элементов обладают и рядом существенных недостатков, к числу которых, например, относятся недолговечность материалов, хрупкость, легкое растрескивание твердого электролита и т. д. Все это еще не позволяет применять топливные элементы для промышленных целей. Однако с уверенностью можно сказать, что время создания мощных генераторов тока, основанных на электрохимическом сжигании топлива, уже не за горами.

Проблема топливного элемента становится особенно привлекательной в связи с проблемой подземной газификации угля. Дмитрий Иванович Менделеев еще в 1882 г. поднял вопрос о подземной газификации угля и развивал его в последующие годы. В своем труде «Толковый тариф» в 1891 г. ив «Основах фабрично-заводской промышленности» в 1897 г. Менделеев отмечал, что «очень крупного удешевления стоимости каменного угля можно ждать только при условии его превращения под землей же, по возможности в самих пластах (не выламывая их), в генераторные газы...». В 1899 г. Менделеев связывал подземную газификацию угля с, электрификацией и передачей энергии топлива по проводам. Однако в условиях капитализма техническое осуществление идей Менделеева было невозможным.

21 апреля 1913 г. Владимир Ильич Ленин опубликовал в «Правде» статью под названием: «Одна из великих побед техники», в которой он четко изложил сущность подземной газификации и превращения энергии газа в электрическую энергию. Ленин считал, что «при таком техническом перевороте стоимость электрического тока понизилась бы до одной пятой, а может быть даже до одной десятой теперешней стоимости».

Комментариев к статье нет..
[ Добавить ] комментарий
Поля с пометкой * обязательны для заполнения

*Ваше имя
  Ваш сайт  
  Ваш город
*Ваше сообщение

Код подтверждения
*Код с картинки   @
код на картинке содержит только цифры (0..9) и буквы англ. алфавита (A..Z)

  • Читать все новости