История о том, как заставили работать химическую реакцию Часть IV. Аккумуляторы. Топливные элементы

Свинцовый аккумулятор + - Свинцовая решётка, заполненная PbO 2 – катод(+) Свинцовая решётка, заполненная губчатым свинцом – анод(-) Электролит (водный раствор H 2 SO 4 ) Разрядка PbO 2 (т) + Pb(т) + 2H + (р-р) + 2H 2 SO 4 - (р-р) = 2PbSO 4 (т) + 2H 2 O(ж) Зарядка Уравнения

Топливный элемент K + OH - H 2 O Вывод H 2 O Впуск H 2 Впуск O 2 e-e- e-e- Вольтметр Гальванические элементы, в которых реагентами служат традиционные топлива, называются топливными элементами. Анод: 2H 2 (г) + 4OH - (р-р) 4H 2 O(ж) + 4e - Катод: 4e - + O 2 (г) + H 2 O(ж) 4OH - (р-р) Уравнения 2H 2 (г) + O 2 (г) 2H 2 O(ж)

Топливный элемент Первый топливный элемент создан в 1839 году англичанином Уильямом Гроувом(William Grove) Главное преимущество перед батарейками и аккумуляторами: в 5-10 раз большая энергоёмкость, и отсутствие изменений материала электродов. Работает неограниченно долго при условии регулярной подачи топлива. КПД некоторых элементов может достигать 80%.

ХИТ Гальванические элементы Топливные элементы Аккумуляторы Одноразовый ХИТ Многоразовый (подзарядка) Неограниченно долго при подаче топлива

ХИТ Гальванические элементы Топливные элементы Аккумуляторы Элемент шумеров Вольтов столб Элемент Даниэля - Якоби Элемент Лекланше Pb | H + Ni / Cd OH - H 2 / O , Гроув Природный газ Метанол

Новые достижения Создан топливный элемент, работающий на пропане (9 июня 2005 г.) Смесь топлива и кислорода частично окисляется в экзотермической реакции, которая нагревает топливный элемент до 600ºC (в устройстве предусмотрена хорошая теплоизоляция). При диаметре порядка одного сантиметра, опытный элемент, напоминающий цилиндрическую батарейку, выдаёт мощность 0,35 ватта.

Новые достижения Топливный элемент питается человеческой кровью (14 мая 2005 г.) Биологический топливный элемент берёт энергию от глюкозы, растворённой в крови. Большинство других топливных элементов эксплуатируют для транспорта электронов металлы, а сердце новой системы основано на витамине K3, уже имеющемся в теле. Система безопасна и может в будущем производить электричество от крови. Экспериментальный элемент имеет размер крошечной монеты и генерирует мощность в 0,2 милливатта, которых достаточно, чтобы приводить в действие имплантируемый датчик уровня сахара в крови.

Новые достижения Топливный элемент на метаноле (29 января 2004 г.) Новый тип батарей, альтернативный существующим литиевым батареям. В работающем прототипе для ноутбука ёмкость одного элемента составила 300 мг 30% метанола, толщина батареи 15 мм. При таких параметрах батарея обеспечивает полноценную работу ноутбука на протяжении 8-10 часов, выдавая 15-ваттную мощность. Обычные аккумуляторы обеспечивают 4-5 часов.