Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Текста доклада





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Водородная энергетика сформировалась как одно из направлений развития научно-технического прогресса в середине 70-х годов прошлого столетия [1,2]. Ее становление вызвано также энергетическими факторами (угроза истощения запасов нефти и природного газа). Успехи в развитии ряда водородных технологий как альтернатива углеводородам (таких как топливные элементы, транспортные системы на водородеи т.д.) показывают, что использование водорода приводит к качественно новым показателям в работе систем или агрегатов. Несмотря на то, что водород стоит дороже, чем природное топливо, его применение в ряде случаев экономически целесообразно. Электрохимическая технология стала одной из важнейших, поскольку она позволяет получать газообразный водород с чистотой до 99-99,5 %. Поэтому работы по водородной энергетике в промышленно развитых странах, относятся к приоритетным направлениям развития науки и техники [3,4].

Некоторые енергетические характеристики:

При горении водорода в кислородной среде вновь образуется вода, он не токсичен, имеет наиболее высокую теплоту сгорания на единицу массы (120 МДж/кг). В производственных масштабах стоимость водорода электрической энергии составляет, по разным данным, от 260 до 855 кВт∙ч/м3, его можно применять на автомобилях, и самолетах, транспортировать по трубопроводам и хранить в подземных емкостях.

Несмотря на то, что водород более пожаро- и взрывоопасен, чем, например, метан. Его общее производство в мире достигло более чем 265 млн. тонн.

Известно множество методов получения водорода (включающих физические),:

1) Процессы его извлечения из водородосодержащих смесей низкотемпературной конденсацией и фракционированием адсорбционным выделением.

2) При помощи молекулярных сит или жидких растворителей.

3) фотокаталитические и электрофотокаталитические методы.

4) термохимическое, термоэлектрохимическое.

5)Метод электролиза воды один из наиболее известных и хорошо исследованных методов получения водорода [5].

Электролиз воды обладает следующими положительными качествами:

1) высокая чистота получаемого водорода – до 99,99% и выше;

2) простота технологического процесса, его непрерывность, возможность наиболее полной автоматизации, отсутствие движущихся частей в электролитической ячейке;

3) возможность получения ценнейших побочных продуктов – тяжелой воды и кислорода;

4) общедоступное и неисчерпаемое сырье – вода;

5) гибкость процесса и возможность получения водорода непосредственно под давлением;

6) физическое разделение водорода и кислорода.

В процессе электролиза воды при воздействии постоянного тока на катоде выделяется водород, на аноде - кислород:

 

на катоде: 2Н+ + 2е = 2Н ; 2Н→Н2 (нарисовать)

на аноде: 2ОН- - 2е = 1/2О22О.

В Кислых средах К: 2Н3О+ 2е= Н2+2Н2О

А: 2Н2О-4е= О2+4 Н+

В Щелочных К: 2Н2О+ 2е= Н2+2ОН

А: 4ОН-4е=О2 +2Н2О

Процесс восстановления водорода на электроде связан с диссоциацией молекул воды Н2О ↔ Н+ + ОН- . (нарисовать)

Процесс протекает через ряд конкурирующих реакций, в результате которых их атомы мобилизуются по реакции рекомбинации:

 

Нads. + Нads. → Н2, (нарисовать)

 

либо при электрохимической десорбции по реакции Гейеровского:

 

Н3О+ + Нads. + е → Н2 + Н2О. (нарисовать)

 

Теоретическое напряжение разложения воды составляет 1,23 V, а с повышением температуры до 80 оС оно убывает до 1,18 V.(нарисовать).

В практических условиях оно возрастает в 1,5-2 раза на преодоление вредных сопротивлений – перенапряжения выделяющихся газов на электродах, сопротивления электролитов, контактов и т.д. Так, перенапряжение водорода на никелевом электроде при j=1000 А/м2 составляет 0,36 V.

Зависимость перенапряжения выделения водорода от плотности тока определяется выражением Тафеля: η = а + blgi, где коэффициент а в этом выражении зависит от материала катода и состояния его поверхности, и может меняться в присутствии примесей в электролите

В области малых отклонений поляризаций от равновесного потенциала наблюдается линейная зависимость η=Rj(Рисунок 1)

С отклонением от равновесного потенциала линейная связь переходит в полулогарифмическую.η=a+b lgj. (Рисунок 2)

Основными требованиями к материалу катода являются низкое перенапряжение водорода и коррозионная устойчивость электрода как в условиях протекания процесса, так и во время перерывов электролиза для исключения изменения состояния его поверхности и катодного процесса.

Величина перенапряжения выделения водорода, которая может быть снижена:

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.