Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

активности. Для сравнения элементов разных размеров очень удобно рассчитать величину плотности электрического тока, т. е. тока, сни­маемого с единицы поверхности электродов. Для водородно-кислородных элементов в зави­симости от катализаторов и условий работы максимальная плотность тока может коле­баться от 50 до 500 (и более) миллиампер на квадратный сантиметр поверхности элек­трода. Таким образом, при использовании элек­тродов с поверхностью в несколько квадратных дециметров можно получить разрядные токи в 30—100 а.

Батарея водородно-кислородных элементов. Мощность ее 5 квт. Диаметр каждого электрода 250 мм.

Для практического использования элект­рической энергии требуется, как правило, сра­внительно высокое напряжение. Автомобиль­ная аппаратура работает при напряжении в 12 в, самолетная — в 28 в. Чтобы получить такие напряжения, несколько элементов соединяют последовательно в батарею. На рисунке показан общий вид батареи, состоящей из 40 последо­вательно включенных элементов. Она может дать разрядный ток до 200 а при напряжении 28 в. Общая электрическая мощность, разви­ваемая батареей, превышает, таким образом, 5 квт.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Электрохимическое окисление топлива не всегда протекает гладко. Такие распространен­ные и дешевые виды топлива, как генератор­ный СО или природный газ СН4, реагируют на электродах значительно хуже, чем водород.

Даже самые активные катализаторы лишь в незначительной степени ускоряют эти реак­ции. А малая скорость реакции означает ма­лую величину плотности тока и, следовательно, малую мощность.

Возможность для проведения этих реакций с достаточной скоростью дает использование высоких температур, например 500° или даже 1000° Ц. Но тут возникает новая трудность: при высоких температурах вода испаряется мгновенно, водный раствор электролита оказы­вается неподходящим.

Электролитами могут служить либо рас­плавы солей (например, смесь углекислых солей натрия, калия и лития, плавящаяся при тем­пературе чуть ниже 500° Ц), либо твердые электролиты.

Таким твердым электролитом может быть, например, двуокись циркония ZrO2, содержащая некоторые примеси. При температурах около 800—1000° Ц благодаря подвижности отри­цательных ионов кислорода О-2 она начинает хорошо проводить электрический ток (катио­ны Zr+4 не перемещаются и ток не переносят). Наличие такой «кислородной» проводимости влияет на характер электрохимических реак­ций, протекающих на электродах. Если постро­ить элемент описанного выше типа — вместо раствора КОН взять в качестве электролита ZrO2—и подводить к одному электроду окись углерода, а ко второму кислород, то при тем­пературах около 1000° Ц молекулы кислород­ного электрода станут принимать электроны из внешней цепи, превращаясь в отрицатель­ные ионы:

O2+4е® 2O-2,

а молекулы СО топливного электрода соеди­няются с ионами О-2 из твердого электролита, образуя углекислый газ и отдавая электроны во внешнюю цепь:

2СО+2O-2®2СO2+4е.

Электрический ток во внешней цепи обус­ловлен переходом электронов от отрицатель­ного (топливного) электрода к положительному (кислородному) электроду; этот ток компен­сируется движением ионов O-2 в твердом элект­ролите в обратном направлении.

Такие высокотемпературные топливные эле­менты, питаемые генераторным газом и кисло­родом, могут работать при плотностях тока 50— 150 ма/см2, выдавая напряжение около 0,5 в на элемент.

410