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

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

2 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

3 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)

4 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%.

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

6 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

7 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.

8 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.

9 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.