Топливный Элемент

Топливный Элемент в Энциклопедическом словаре:
Топливный Элемент - гальванический элемент, в которомокислительно-восстановительная реакция поддерживается непрерывной подачейреагентов (топлива, напр. водорода, и окислителя, напр. кислорода) изспециальных резервуаров. Важнейшая составная часть электрохимическогогенератора, обеспечивающая прямое преобразование химической энергии вэлектрическую. Используется в автономных энергетических установках, напр.,на космических аппаратах.

Определение «Топливный Элемент» по БСЭ:
Топливный элемент - важнейшая составная часть электрохимического генератора, обеспечивающая прямое преобразование химической энергии (реагентов - топлива и окислителя) в электрическую. Основу Т. э. составляют два электрода, разделённые твёрдым или жидким электролитом (см. рис.). Топливо и окислитель подаются в полости, граничащие с электродами; на поверхности раздела электролит - электрод в присутствии катализатора происходят реакции окисления и восстановления (см. Окисление-восстановление). В результате этих реакций образуются ионы А⁻ и В⁺ (рекомбинирующие затем до конечного продукта реакции AB) и выделяется (или поглощается) тепло Q. Освободившиеся при реакции окисления топлива электроны создают на соответствующем электроде (аноде) избыточный отрицательный заряд; на катоде в результате реакции восстановления окислителя создаётся избыточный положительный заряд.
При замыкании внешней цепи в ней появляется электрический ток, совершающий полезную работу Е_пол. Суммарная реакция: А + В = AB + Q+ Е_пол. Электролит в Т. э. не только содержит вещества, участвующие в электрохимических реакциях, но и обеспечивает пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Для эффективной работы Т. э. необходимы развитая поверхность электродов (до сотен мІ на г вещества), рациональная организация процессов адсорбции и ионизации молекул реагирующих веществ и отвода электронов и продуктов реакции, высокая чистота реагентов.
Идея создания Т. э. была высказана в начале 19 в. английским физиком У. Р. Гровом, однако её практическая реализация осуществлена (почти одновременно в СССР, США, Франции и Великобритании) лишь в 60-х гг. 20 в. В середине 70-х гг. известно много Т. э. разных типов, различающихся рабочими температурами (от комнатной до 1200 К), а также видом используемого топлива (водород, водородсодержащие вещества, металлы и т.д.), окислителя (кислород, кислородсодержащие вещества, хлор и т.д.), катализатора (платина, палладий, серебро, никель, уголь и т.д.) и электролита (щёлочи или кислоты, твёрдые окислы металлов, расплавы солей, ионообменные полимеры и т.д.).
Практическое применение получили главным образом Т. э., в которых в качестве топлива, окислителя и электролита используют соответственно водород, кислород и щёлочь (или ионообменный полимер). Такие Т. э. работают при невысоких температурах (до 100°C), что обеспечивает им длительный (до нескольких тыс.ч) ресурс работы; их рабочее напряжение ∼1 в. Однако топливом в Т. э. принципиально может служить любое вещество, реагирующее при рабочей температуре с кислородом или галогенами. Перспективны Т. э. с прямым окислением углеводородов (пропана, бензина), спиртов, аммиака и т.д. Одна из основных проблем, стоящих на пути их создания, - разработка теории катализа и практических методов получения катализаторов, обладающих достаточной активностью и коррозионной стойкостью и не подверженных отравляющему действию продуктов реакции. См. также Грове элемент.
Лит.: Феттер К., Электрохимическая кинетика, пер. с нем., М., 1967; Фильштих В., Топливные элементы, пер. с нем., М., 1968; Лидоренко Н. С., Мучник Г. Ф., Перспективы и научные проблемы применения методов непосредственного получения электроэнергии из химических топлив,
«Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт», 1973, № 2.
()
Н. С. Лидоренко, Г. Ф. Мучник.
Схема топливного элемента: 1 и 2 - полости с реагентами; 3 - электроды; 4 - электролит; А - окислитель; В - топливо; AB - продукты реакции; R - сопротивление нагрузки; I - электрический ток; Q - тепло, выделяющееся (поглощающееся) в результате реакции.

Топливный Топливный Элемент Топливо