Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Автомобильные двигатели

Электрохимические преобразователи энергии

В настоящее время рассматривается вопрос о применении электромобилей, где в качестве силового агрегата установлен электрический двигатель. Для получения электрической энергии, необходимой для питания электродвигателя, используют электрохимические преобразователи.

При использовании электродвигателей значительно уменьшается степень загрязнения воздуха отработавшими газами и уровень шума.

В качестве электрических нреобразователей энергии для электромобилей используют аккумуляторные батареи. Наибольшее распространение получили кислотные свинцовые и щелочные батареи.

В условиях городской езды электромобиль небольшой грузоподъемности движется со скоростью 4050 км/ч и имеет запас хода между зарядами 5070 км. Сравнительно малый запас хода и большая удельная масса свинцовых и железоникелевых аккумуляторных батарей препятствует широкому внедрению электромобилей. Имеются опытные образцы электромобилей, ма которых применяют серебряноцннковые аккумуляторные батареи, что обеспечивает трех-четырехкратное увеличение запаса хода электромобиля. Стоимость аккумуляторных батарей сравнительно высокая, поэтому их нельзя рассматривать как перспективные электрохимические преобразователи. Много внимания уделяется усовершенствованию свинцовых и железоникелевых аккумуляторных батарей.

В последнее время рассматривается возможность использования в качестве источника электрической энергии для электромобиля топливных элементов. Топливными являются обычные гальванические элементы, где в качестве электрических активных компонентов использованы горючие вещества и кислород, получаемый из воздуха. В процессе окисления горючих веществ генерируется электрический ток. В топливных элементах израсходованные горючие вещества непрерывно заменяются свежими, а продукты сгорания отводятся. Этим устраняется их вредное влияние на работу элемента. Простейшим из них является водородно-кислородный элемент. В нем в электрическую энергию превращается часть химической энергии, освобождающейся при реакции окисления водорода. В результате реакции часть энергии затрачивается на нагревание образующихся продуктов и теоретически только 83% химической энергии может превратиться в электрическую.

Топливный водородно-кислородный элемент можно получить, применяя два электрода, размещенные в водном растворе КОН. Одной из основных причин, снижающих эффективность топливных элементов, является сильная его поляризация, происходящая главным образом, из-за малой скорости протекающих на электродах процессов. Это приводит к быстрому снижению напряжения на клеммах.

Ускорения электродных процессов можно добиться увеличением температуры давления или применением катализаторов. Пока опте не найдены соответствующие катализаторы и для ускорения указанных процессов повышают температуру и давление.

Кроме указанного, для обеспечения эффективной работы элемента необходимо в нем устранить концентрационную поляризацию, которая является следствием расхода реагирующих веществ в процессе генерирования тока. Для этой цели электроды выполняют пористыми, что обеспечивает при подаче реагентов под давлением их сравнительно быстрое проникновение в электролит.

В качестве электродов используют пористые пластины или цилиндры из угля, активированные соответствующим катализатором, имеющим хорошее сцепление со стенками. В качестве катализаторов применяют платину, палладий и другие драгоценные металлы.

Электроды должны наряду с обеспечением наибольшего каталитического эффекта уменьшать возможность отложения на катализаторах загрязнений.

На рис. 324 показан водородно-кислородный элемент, работающий при нормальных температуре и давлении.

Находит применение топливный элемент, представленный на рис. 325, в котором в качестве электролита использована твердая ионообменная смола. При применении твердого электролита увеличивается внутреннее сопротивление элемента, но его размеры уменьшаются. Элемент работает при температуре и давлении окружающей среды.

Для использования топливных элементов в качестве энергетических установок на автомобиле перспективным является применение элемента, работающего на жидком топливе.

Анализ развития работ по использованию электрохимических методов преобразования энергии показывает, что в перспективе возможно их применение на электромобилях.

Реклама