![]() | |
![]() |
![]() ![]() |
Politica de confidentialitate |
|
![]() | |
• domnisoara hus • legume • istoria unui galban • metanol • recapitulare • profitul • caract • comentariu liric • radiolocatia • praslea cel voinic si merele da aur | |
![]() |
![]() |
||||||
SURSELE ELECTROCHIMICE DE ENERGIE | ||||||
![]() |
||||||
|
||||||
CLASIFICAREA SURSELOR ELECTROCILIMICE DE ENERGIE
Asa cum s-a aratat, una din directiile alternative de obtinere a energiei eloctrice
o constituie conversia electrochimica, adica transformarea directa, nepoluanta
si silentioasa, a energiei chimice continute intr-o mare varietate do substante,
in cea mai avantajoasa forrna de energie, energia electric. Acest proces
de conversie are loc in aparate si dispozitive numite generic Surse sau Pile
Electrochimice de Energie Electrica.(Pile de combustie) j5y8yq PRINCIPIILE DE FUNCTIONARE SI TIPOLOGIA In anul 1801, Davy a realizat acest lucru utilizind carbonul drept combustibil si acidul nitric drept oxidant. Cercetarile au fost continuate de Ostwald Nerst, Haber s.a. deoarece conversia directa a energiei chimice in energie electrica evita veriga energie termica si, deci, randamentul de transformane nu aa depinde de limitele Carnot. Pilele de combustie pot fi incadrate in sistemele energetice de tip “soft” datorita urmatoarelor caracteristici: - produc curent electic continuu la tensiuni scazute si intensitati medii care poate fi folosit direct de catre utilizatorii finali. - nu produc poluarea mediului; - functioneaza linistit, fara vibratii sau zgomote, neavind elemente in miscare etc. Principial, energia eliberata la oxidarea cornbustibililor conventionali, utilizata in general sub lorma de caldura, poate fi covertita direct in energie electrica cu un randament excelent, intr-o pila de combustie. Decarece in aproape toate reactiile de oxidare intervine un transfer de electroni intre combustibil si oxidant, este evident ca energia chimica de oxidare poate fi convertita direct in energie electrica. Se produce o reactie de oxido-reducere in care are loc oxidarea combustibilului si reducerea oxidantului cu o pierdere din partea unula si cu un castig de electroni pentru celalalt. Orice element galvanic implica o oxidare la polul negativ (pierdere de electroni) si o reducere la cel pozitiv (castig de electroni) si, ca in toate elemenele galvanice, pilele de combustie tind sa separe cele doua reactii partiale in sensul ca electronii schimbati trec printr-un circuit de utilizare cxterioara. Pentru a asigura desfasurarea acestui proces, este indispensabila realizarea unui element continand un anod, un catod si un electrolit care poate fi alimentat direct cu un combustibil, si cu aer (fig. 2). Oxigenul necesar arderii combustibilulul este ionizat la catod; Ionii migreaza apoi in electrolit pentru a ajunge la anod unde se produce oxidarea cornbustibilului. Modul de functionare a unei pile de combustie va fi explicat in coutinuare,avand drept exemplu cea mal simpta pila care functioneaza cu hidrogen si oxigen. PILA BE COMBUSTIE HIDROGEN - OXIGEN Procesele cinetice ireversibile asociate unei pile de combustie constau intr-o
serie de reactii de oxido-reducere. H2 + ½O2 óH2O Randamentul Pilelor de Combustie Reactia de baza intr-o pila de combustie este oxidarea unui combustibil, asa
cum in pilele conventionale primare are loc oxidarea unui metal. Randamentul
pilelor de combustie este superior turbogeneratoarelor din centralele electrice
actuale deoarece entalpia de reactie este convertita direct in energie electrica,
cu exceptia unui termen entropic. Randamentul izotermic al reactiilor care au loc in pilelel de combustie poate
atinge si depasi, in mod teoretic, 80%. Randamentul electric (?el) al pilelor
de combustie se obtine prin raportarea energiei electrice obtinute (W el) la
entalpia de reactie APLICATI SPATIALE Deceniul sapte al veaculul nostru este deceniul in care s-a inregistrat validarea
utilizarii pilelor de combustie in explorarea spatiului cosmic. Pentru capsula Gemini, s-a utilizat pila H2-O2 cu electrozi de titan acoperiti
cu catalizator de platina, cu electrolit care const dintr-o membrana
de polistiren schimbatoare de ioni (acid polistrosulfonic drept cationit, respectiv
rasini cu anioni de sulfonat, drept anionit). In fig. 4.11 este prezentata
schematic aceasta pila. Hidrogenul si oxigenuloxigenul sint stocate la
presiuni mari si temperaturi mici. Puterea specifica realizata este de
32 W/kg, iar densitatea de curent este de 100 mA/cm2 la U= 0,7 V; s-au utilizat
6 baterii individuale (grupate in 2 module de cite 3 baterii), fiecare baterie
avand cate 32 de pile (celule) de combustie. Puterea totala este de 2
kW si se furnizeaza si 0,56 l de apa/kWh. Acest sistem de alimentare cu energie
electrica a fost realizat de General Electric Corporation.; reprezentarea lui
schematica este realizata in fig. 4.12. Pila lucreaza la ternperatura do 250°C, are eleotrozi cu strat dublu poros (nichel pentru anod s1 nichel acoperit cu oxizi de Ni si Li pentru catod) si electrolit alcalin (KOH); atinge 300 mA/cm2 la U=0,9 V, la o concentratie de 90% a electrolitului. Alte pile de combustie folosite la misiunile Apollo au electrozii confectionati din platina spongioasa neagra, material ci o mare putere catalitica. Intr-un volum redus se pot realiza mari densitati de curent, iar greutatea totala a sistemului de propulsie - motor electric plus pila de combustie este de 39 kg fata de 96,450 kg in cazul sistemulul cu celule solare, si de 145 kg la sistemul cu motor cu gaze, cu ciclu diesel. Si programele spatiale Skylab si Apollo-Soiuz au beneficiat de serviciile pilelor de combustie H2-O2. Pentru satelitii de mare altitudine sistemul de alimentare cu energie electrica care utilizeaza celulele solare nu functioneaza cind satelitul parcurge portiunea din traiectoria sa care se afla in umbra si, de aceea, se pot utiliza cu succes si pilele de combustie. Agentia Spatiala Europeana pregateste pentru luna aprilie a anului 1998 primul zbor cu un echlpaj de trei persoane la bord a navetei spatiale Hermes, cu masa de 21 de tone, sarcina utila de 3 tone si o autonomie de zbor de 8 zile. Pilele de combustie folosite vor fi realizate de firma vest-germana Dornier, dupa anul 1989, vor fi de tipul H2-O2 sau H -;aer si vor furniza o putere de 10 kW; autonomia lor va fi de peste 4 000 h, iar durata de viata de 26 000 h. De asemena, vor furniza apa potabila pentru cchipaj. Larga utilizare a pilelor de combustie in explorarea spatiului cosmic este determinata de energia specifica mare a pilei H2-D2, rezultata din capacitatile electrochimice mari ale hidrogenului si oxigenului (v. tabelul 1.1). Pentru misiuni spatiale indelungate este preferabila cuplarea pilelor de combustie cu instalatii de regenerare a combustibilului si oxidantului, cu ajutorul energiei solare sau nucleare. Cele mai avantajoase metode de regenerare sunt: electroliza sl disocierea termica. Navele spatiale cu echipaj la bord poseda si instalatii pentru ciclarea deseurilor omenesti. Aici si-au gasit aplicatia pilele de combustie biochimice, cu enzime sau organisme active. Energia produsa de biopile constituie un subprodus binevenit. Cercetarile si realizarile din domeniul pilelor de combustie pentru navele spatiale au avut si au in continuare un rol important la impulsionarea dezvoltarii acestor surse electrochimice de energie cu aplicatii si in alte domenii. |
||||||
![]() |
||||||
![]() |
||||||
|
||||||
|
||||||
Copyright© 2005 - 2024 | Trimite document | Harta site | Adauga in favorite |
![]() |
|