Основные понятия о топливных элементах
Впервые топливные элементы (ТЭ) были созданы англичанином Гровом в 1839 г, однако только в середине ХХ века они стали интенсивно разрабатываться, и появилась реальная возможность создания энергоустановок на их основе.
ТЭ является электрохимическим источником тока, в котором свободная энергия пространственно разделенных окислительно-восстановительных процессов непосредственно превращается в электрическую энергию постоянного тока.
Топливный элемент представляет собой электрохимическое устройство, в котором химическая энергия топлива и окислителя преобразуется в электрическую и тепловую энергию. Использование ТЭ является одним из наиболее экологически чистых способов получения электроэнергии. В реакции участвуют водород и содержащийся в воздухе кислород, а продуктом реакции является водяной пар. Благодаря отсутствию движущихся деталей ТЭ работают практически бесшумно. Кроме того, полный КПД (электрический и тепловой) системы на основе ТЭ может достигать 90% [3].
Оглавление
1.1. Основные понятия о топливных элементах. 2
1.2 Классификация топливных элементов. 9
1.3 Основные составные элементы и устройство мембранно-электродного блока ПОМТЭ.. 11
1.4 Компонентная база ПОМТЭ.. 15
1.4.1 Перфторированные сульфокатионитные мембраны (ПФСИ) 16
1.4.2 Анодный и катодный катализатор, каталитический слой: виды, состав и свойства, применимость. 19
1.4.3 Газодиффузионный слой. 30
1.4.4 Биполярные пластины с газовыми каналами: виды, состав и свойств. 34
1.5 Формирование мембранно-электродного блока. 40
1.5.1 Напряжение на ячейке и главные параметры ТЭ.. 42
1.5.1 Массоперенос в мембранно-электродном блоке (МЭБ) 44
1.5.1 Уравнения для активных слоев МЭБ.. 47
1.6 Факторы, влияющие на вольтамперные характеристики МЭБ.. 50
2 Материалы и технологии изготовления мембранно-электродного блока. 52
2.1 Обоснование выбора протонобменной мембраны.. 52
2.2 Выбор материалов для изготовления анодных и катодных каталитических слоев. 53
2.3 Выбор газодиффузионного слоя. 55
3 Разработка технологии изготовления мембранно-электродного блока. 56
3.1 Исследования компонентов мембранно-электродного блока. 57
3.1.1 Определение проводимости протонобменной мембраны.. 57
3.1.2 Структурные исследования каталитических слоев. 57
3.1.3 Структурные исследования газодиффузионных слоев. 58
3.2 Изготовление и испытания мембранно-электродных блоков для топливных элементов. 58
3.2.1 Подготовка протонно-обменной мембраны.. 58
3.2.2 Формирование электрокаталитических слоёв. 58
3.2.3 Сборка МЭБ в составе рабочей ячейки. 62
3.2.4 Методика исследования работы МЭБ.. 63
3.3 Результаты исследований компонентов МЭБ.. 63
3.3.1 Оценка протонной проводимости. 63
3.3.2 Данные рентгенофазовой спектроскопии, электронной микроскопии катализаторов. 64
3.3.3 Результаты электрохимических исследований катализаторов. 64
3.3.4 Данные исследований газодиффузионных слоев. 65
4 Разработка экспериментальной топливной ячейки. 67
4.1. Технология изготовления МЭБ ТЭ.. 67
4.2. Испытания единичных ячеек батареи ТЭ.. 68
Не найдено
На последней стадии мембрана с нанесенным катализатором подвергается регидратация и переводу в форму H+ путем погружения в слегка кипящую серную кислоту с последующей промывкой в деионизированной воде. 6) Сухое распыление: В этом методе, описанном в [60-62], исходные материалы (Pt/C, тефлон, порошок ПФСК) смешиваются в ножевой мельнице. Затем эта смесь распыляется в потоке азота через тонкую щель прямо на мембрану или на ГДС. Хотя адгезия каталитического слоя к поверхности основы достаточно сильная, для улучшения электрического и ионного контакта слой закрепляется горячей прокаткой или прессованием. При достаточной степени измельчения исходных компонентов можно получить сплошной однородный каталитический слой толщиной 5 мкм и более.