Бензин электролит или нет: 1)ЭЛЕКТРОЛИТЫ 2)НЕЭЛЕКТРОЛИТЫ углекислый газ,нитрад кальция,бензин,сульфат алюминия,гидроксид бария,азотная кислота,гидроксид…

Содержание

Электролиты и неэлектролиты

1. Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

2. К электролитам относятся щелочи, растворимые соли и кислоты.

3. В водных растворах электролиты распадаются на ионы.

4. Неэлектролиты — вещества, растворы которых не проводят электрический ток.

5. К неэлектролитам относят простые вещества (металлы и неметаллы), оксиды, большинство органических веществ: углеводороды, спирты, альдегиды, углеводы, простые и сложные эфиры и др.

6. Слабые кислоты: H2S, H2CO3, HF, H2SO3, H2SiO3, органические кислоты

 

Давайте порассуждаем вместе

1. К электролитам относится

1) метанол

2) железо

3) хлорид железа (II)

4) оксид железа (III)

 

Ответ: электролитом является хлорид железа (II) — растворимая соль

2. К электролитам относится

1) фосфор

2) сера

3) глюкоза

4) уксусная кислота

 

Ответ: электролитом является уксксная кислота — т.к. это растворимая кислота.

3. К слабым электролитам не относится

1) соляная кислота

2) сероводород

3) угольная кислота

4) уксусная кислота

 

Ответ: соляная кислота не относится к слабым электролитам, это сильный электролит

4. К сильным электролитам не относится

1) бромоводород

2) хлороводород

3) сероводород

4) серная кислота

 

Ответ: сероводород — это слабый электролит, не относится к сильным электролитам

5. Сильным электролитом является

1) угольная кислота

2) серная кислота

3) сахароза

4) метан

 

Ответ: серная кислота — сильный электролит

6. Не является электролитом

1) поваренная соль

2) щелочь

3) азотная кислота

4) спирт

 

Ответ: спирт не является электролитом

7. К электролитам относится

1) C2H5OH

2) C2H4

3) Ca(OH)2

4) CO

 

Ответ:  Ca(OH)2

— малорастворимое основание, значит относится к электролитам

Разработка урока по теме «Электролиты и неэлектролиты».

Электролиты и неэлектролиты.

Цели урока.

Обучающие — формирование понятия об электролитах, как проводниках 2 рода, неэлектролитах; изучить природу тока в электролитах, закономерности, возникающие в электролитах при протекании тока, показать, что способность проводить электрический ток зависит от наличия заряженных частиц и от их способности передвигаться, т. е. строения вещества.

Развивающие — развитие

  • Учебно-интеллектуальных умений: диалектически анализировать, сравнивать, классифицировать, обобщать, устанавливать причинно-следственные связи, исследовать.

  • Учебно-познавательных умений: участвовать в учебном диалоге, задавать вопросы, формулировать проблемы, излагать гипотезы, аргументировать, доказывать, исследовать практически (наблюдать, ставить опыты, проводить эксперименты).

Воспитательные — содействие воспитанию у учащихся организованности, аккуратности, умения вести познавательную деятельность в коллективе, сотрудничать при решении учебных задач (объяснять, оказывать помощь товарищам, принимать помощь товарищей).

Задачи урока

  • выяснить от чего зависит электропроводность веществ;

  • исследовать электропроводность веществ путём выполнения лабораторной работы;

  • установить взаимосвязь между строением вещества и его способностью проводить электрический ток;

  • показать, что при растворении веществ в воде происходит разрушении молекул на ионы, подготовить учащихся к формированию понятия «электролитической диссоциации»;

  • ввести понятия «электролиты» и «неэлектролиты».

Тип урока – изучение нового материала.

Оборудование : оборудование и реактивы для опытов, компьютер, мультимедийная презентация, видеофрагменты опытов.

Демонстрация: испытание веществ и их растворов на электрическую проводимость.

ТБ 2,3.5

Ход урока

Организационный момент: отметить отсутствующих, объяснить цели урока.

Актуализация опорных знаний в межпредметной беседе:

Учитель. Что такое электрический ток?

Ответ. Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц.

Учитель. Как называются вещества, которые проводят электрический ток? Приведите примеры.

Ответ. Вещества, которые проводят электрический ток, называются проводники, например металлы: серебро, медь, алюминий и др.

Учитель. Как называются вещества, которые не проводят электрический ток?

Ответ. Вещества, которые не проводят электрический ток, называются изоляторы, например, пластмассы, резина, фарфор, янтарь, воздух.

Учитель. За счет каких заряженных частиц металлы проводят ток?

Ответ. В металлах подвижными заряженными частицами являются обобществленные электроны.

Учитель. Какие ещё зараженные частицы вам известны?

Ответ. Ионы: положительно заряженные – катионы и отрицательно заряженные – анионы.

Учитель. Как вы думаете, могут ли ионы создавать электрический ток?

Ответ. Думаю, могут, так как электрический ток это движение заряженных частиц, а ионы это заряженные частицы.

Учитель. Для проверки высказанного предположения проведем серию опытов и результаты внесем в таблицу. Что бы запомнить таблицу, вспомните причинно — следственные связи: строение — свойства.

Ответ. Известно, что свойства зависят от строения. Под строением понимается тип кристаллической решетки, тип химической связи и строение атома.

Учитель. Мы будем исследовать следующие вещества: воздух, дистиллированную воду, кристаллическую поваренную соль, раствор поваренной соли в воде, раствор хлороводорода в воде (соляная кислота), сахар кристаллический, раствор сахара в воде. Внесите в соответствующие колонки таблицы № 1 названия веществ, их молекулярные формулы, тип химической связи и ваши предположения об их электропроводности символами горящая или не горящая лампочка. Видеофрагменты опытов

Кто, если он добросовестен, не сочтет, что следует воздержаться от рассуждений, когда говорит опыт? 
(Антуан ван Левенгук)

Таблица № 1

Вещества, Названия

Молекулярная формула

Тип химической связи (строение)

Электропроводность (свойства)

Противоречия

Предположение

Опытные данные

Воздух

N2; O2

Связь ковалентная неполярная

 

 

 

Вода дистиллированная

h3O

Связь ковалентная полярная

 

 

 

Соль кристаллическая

NaCl

Связь ионная

 

 

Проблема №1

Раствор поваренной соли

NaCl

Связь ионная

 

 

 

Соляная кислота (Раствор хлороводорода)

HCl

Связь ковалентная полярная

 

 

Проблема №2

Сахароза кристаллическая

C12H

22O11

Связь ковалентная полярная

 

 

 

Раствор сахарозы

C12H22O11

Связь ковалентная полярная

 

 

Проблема №3

Учитель. Проведем эксперимент, собрав следующий прибор, и внесем данные опыты в таблицу.

Учитель. Посмотрим, все ли наши предположения подтверждаются опытными данными. Найдем противоречия между предполагаемыми и экспериментальными данными и сформулируем их как проблемы и попытаемся их решить.

Честь науке – ей дано уменье
выводить нас из недоуменья. 
М. Светлов.

Учитель. Сформулируем проблему №1.

Ученик. Почему раствор хлорида натрия, в отличие от твердой соли и дистиллированной воды, проводит электрический ток?

Решение проблемы № 1

Учитель. Есть ли ионы в кристаллах соли?

Ответ. Да, потому что соль ионное соединение.

Учитель. Почему кристаллическая соль не проводит электрический ток?

Ответ. Кристаллическая соль не проводит электрический ток потому, что нет движения ионов. Они связаны силами электростатического притяжения.

Учитель. Тогда, почему раствор NaCl проводит электрический ток?

Ответ. Если раствор NaCl проводит электрический ток, значит, в нем есть движение ионов. Следовательно, ионы стали свободными.

Учитель. Как вы думаете, почему это произошло? Сформулируйте гипотезу.

Ответ. В узлах кристаллической решетки хлорида натрия содержатся ионы, которые высвобождаются при контакте соли с молекулами воды, что определяет электрическую проводимость раствора хлорида натрия. Это подтверждается опытными данными.

Учитель. Сформулируйте проблему №2.

Ученик. Почему водный раствор хлороводорода (вещества с ковалентной полярной связью) проводит электрический ток?

Решение проблемы № 2

Учитель. Есть ли в молекуле хлороводорода ионы?

Ответ. Нет, так как это вещество с ковалентной полярной связью.

Учитель. Раствор хлороводорода проводит электрический ток?

Ответ.Да. Значит, в нем ионы есть!

Учитель. Подумайте, в результате чего они появились? Сформулируйте гипотезу.

Ответ.Если раствор хлороводорода проводит электрический ток, значит, в нем имеются ионы, образующиеся в результате взаимодействия хлороводорода с водой при растворении. Это доказывают данные опыта.

Учитель. Ваши гипотезы правильны. Сегодня на уроке вы увидели вещества, растворы которых проводят электрический ток. Они называются электролиты. Это вещества с ионной и ковалентной сильно полярной связью. К ним относятся растворимые соли, кислоты и основания. Такие вещества распадаются на ионы при растворении в воде или расплавлении. Распад электролитов на ионы называется электролитической диссоциацией. Это обратимый процесс, который можно представить в общем виде следующим уравнением: К А <—>K+ + 

Учитель. Сформулируйте проблему № 3.

Ученик. Почему раствор сахарозы (вещества с ковалентной полярной связью) не проводит электрический ток?

Решение проблемы № 3.

Учитель. Есть ли в кристаллической сахарозе ионы?

Ответ. Нет, так как это вещество с ковалентной полярной связью.

Учитель. Есть ли ионы в растворе сахарозы?

Ответ. Нет, так как ее раствор не проводит электрический ток.

Учитель. Сформулируйте гипотезу.

Ответ. Если раствор сахарозы не проводит электрический ток, значит, при ее растворении в воде не образуются ионы.

Учитель. Как видите, существуют не только вещества, растворы которых проводят электрический ток, но и вещества, растворы которых не проводят электрический ток. Они называются неэлектролиты. Это вещества с ковалентной неполярной и малополярной связью: воздух, органические вещества (спирт, бензин, сахароза), дистиллированная вода.

Итак, обобщим полученные данные и сформулируем выводы:

Учитель. Чем определяется возможность распада вещества на ионы?

Ответ. Возможность распада вещества на ионы определяется природой растворенного вещества;

Учитель. Что такое электролиты?

Ответ. Электролиты это вещества, растворы которых обладают ионной проводимостью;

Учитель. Что такое неэлектролиты?

Ответ. Неэлектролиты это вещества, растворы которых не обладают ионной проводимостью;

Учитель. Является ли электрический ток причиной распада веществ на ионы?

Ответ. Электрический ток не является причиной распада веществ на ионы, так как сухая соль ток не проводит;

Учитель. Как вы думаете, что является причиной электролитической диссоциации?

Ответ. Думаю, что распад электролитов на ионы вызывает растворение в воде.

Учитель. Это правильно. С механизмом диссоциации электролитов, т. е. электролитической диссоциации и ролью воды в этих процессах мы познакомимся на следующем уроке. А сейчас, для закрепления рассмотренного на уроке материала, заполним таблицу №2. Разделите на электролиты и неэлектролиты следующие вещества: хлорид натрия, соляная кислота, сахароза, азот, сульфат натрия, этиловый спирт (C2H5OH), гидроксид калия, кислород, азотная кислота, карбонат калия, дистиллированная вода.

Таблица № 2

Электролиты

Неэлектролиты

Ионная связь

Ковалентная сильнополярная связь

Ковалентная слабополярная

Ковалентная неполярная связь связь

NaCl

Na2SO4

HCl

H2SO4

C12H22O11

C2H5OH

N2

O2

Показ презентации для закрепления нового материала.

Выводэлектролиты – это щёлочи, кислоты, соли, которые могут быть растворены или расплавлены образованные, ионной, ковалентной сильнополярной связями. неэлектролиты – жидкие кислород, водород, органические вещества, образованные ковалентной неполярной или малополярной связями.

Учитель. Дома я попрошу вас, еще раз, осмыслить увиденное и услышанное на уроке, заполнив 1 — 4 направления в логико-смысловой модели по теме: “Вещества и электрический ток”. Вам нужно провести классификацию веществ по отношению к электрическому току, классификацию проводников, указать типы химических связей в электролитах и неэлектролитах и подобрать примеры.

Логико-смысловая модель по теме: “Вещества и электрический ток”

Домашнее задание: §1 стр.5 упр.9,10 стр.

Самоанализ урока по химии на тему “Электролиты и неэлектролиты”

Цель –   создать условия для формирования представлений об электролитах и неэлектролитах.

К обучающим задачам урока я отнесла формирование основных понятий об электролитах и не электролитах.

К воспитательным – формирование навыков коллективной работы в сочетании с индивидуально. Урок был также призван    способствовать развитию у учащихся познавательные способности, формирование самостоятельности мышления, умение логически рассуждать, развить умение анализировать химический эксперимент, обобщать и делать выводы из полученных знаний.

Это по типу, урок изучения и первичного закрепления нового материала, он включал в себя — вызов, осмысление, рефлексия .

При проведении урока я ориентировалась на принципы обучения: «Обучение сообща»

На каждом этапе урока формулировала  следующие УУД:

коммуникативные УУД, познавательные УУД, регулятивные УУД.

Чтобы решить цель урока, я подобрала примеры, вопросы, задание связанные с жизнью для того чтобы усилить мотивацию познавательной деятельности учащихся к изучению предмета и к теме конкретно. Задания  были ориентированы на развитие учащихся  работать в коллективе,  проводить эксперимент, вести дискуссию и аргументировать свои мысли, применять знания в повседневной жизни.

Я использовала экспериментальный, частично-поисковый, проблемный методы. В ходе урока  была организована индивидуальная, фронтальная, групповая, коллективная  работа учащихся.   В процессе урока использовал записи на доске, для наглядности, увеличения интенсивности урока  ИКТ (презентацию).

Материал урока оказался сложным, но интересным для учащихся.

Мне было легко вести урок, ученики быстро включались в работу.

Цель урока можно считать выполненной, я полагаю, что большинство ребят научились на основании демонстрационного эксперимента, проведенных опытов в группах формулировать понятия -неэлектролиты, электролиты и различать их.

Зачем нужна дистиллированная вода — Публикации — автопортал pogazam.ru

Автомобиль — организм не живой, но капризный. Все знают, что плохой бензин или солярку, антифриз и масло в него не зальешь. Но ведь и вода ему нужна правильная — дистиллированная! Разбираемся, как использовать ее с максимальной пользой для своего железного коня.

Многие недоумевают, глядя на бутылки с прозрачной жидкостью, с пометкой «ГОСТ 6709-72»: мол, это же просто вода, как она может стоить так дорого? Ее ведь даже пить нельзя!

Только вот дистиллированная вода — это не простая вода, а очищенная перегонкой через дистиллятор. Она содержит минимум примесей и обладает низкой удельной электропрводностью. Именно поэтому она является незаменимой при обслуживании автомобиля, и экономить на ней не нужно.  

Предлагаем четыре способа использования дистиллированной воды:

1. Доливать дистиллированную воду в аккумуляторы

Доливка воды в аккумулятор при выкипании электролита — рядовая, но очень ответственная процедура. В качестве разбавителя должна использоваться только дистиллированная вода, иначе срок службы батареи сократится более чем в 2-3 раза.

Жидкость, которой заправлен аккумулятор, представляет собой раствор серной кислоты с добавками, дорогими и сложными компонентами вроде ингибиторов саморазряда, солей бария и стронция. Эти присадки в электролит сохраняют детали в первозданной чистоте и обеспечивают стабильную работу батареи.

Обычная вода содержит соли кальция, магния, железа, цинка и другие примеси — практически половину таблицы Менделеева! Если долить ее в аккумулятор, хрупкое химическое равновесие нарушится. Пластины электродов покроются налетом, аккумулятор начнет «пошаливать» — плохо заряжаться и не держать ток. Из-за этого начнутся проблемы с запуском.

2. Разбавлять дистиллированной водой антифриз при падении уровня охлаждающей жидкости

Наверняка вы замечали, что со временем уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения падает, хотя течей в ней нет. Происходит это потому, что из антифриза испаряется вода. За год из системы охлаждения может исчезнуть до 1 литра охлаждающей жидкости. Разница же между минимальной и максимальной отметкой уровня антифриза обычно составляет всего 0,5 литра!

Чем ниже уровень охлаждающей жидкости, тем больше риск, что воздух попадет в верхнюю часть радиатора, печку и каналы охлаждения. В критический момент двигатель начнет перегреваться, и как результат — риск поломки возрастет на порядок. Поэтому если течей в системе охлаждения нет, а уровень жидкости упал, доливайте дистиллированную воду, чтобы восстановить концентрацию антифриза. Найти дистиллированную воду гораздо проще, чем подходящую охлаждающую жидкость. Кроме того, в этом случае не нужно думать о совместимости антифризов, да и выйдет в итоге дешевле.

Кстати, автомастера используют дистиллированную воду для того, чтобы прополаскивать систему охлаждения при замене антифриза. Эта простая процедура препятствует образованию накипи и других вредных отложений. А чистота в системе охлаждения — залог того, что проблем в работе двигателя не будет.

3. Использовать дистиллированную воду вместо омывателя стекол

В мануалах ведущих автопроизводителей черным по белому написано, что в бачок омывателя можно заливать только дистиллированную воду. Иначе в системе омывания появятся известковый налет, осадок и даже тина. Со временем эти загрязнения забьют сопла распылителей и нарушат их работу.  

Дистиллированную воду в качестве омывающей жидкости можно использовать как в варианте соло, так и разбавлять ею омыватели-концентраты (как летние, так и зимние), которые куда лучше справляются с грязью или следами насекомых.  

4. Использовать дистиллированную воду дома

Белый известковый налет на черной ткани после того, как вы выгладили совершенно чистую вещь — обычная проблема тех, кто заливает в утюг обычную воду из-под крана. Фильтрация и кипячение с примесями в водопроводной воде не справляются. Заливайте в утюги дистиллированную воду, и тогда никакие неприятные неожиданности вам не страшны. Также ее можно залить и в систему индивидуального отопления в частном доме — она тоже чувствительна к вредным отложениям.

А еще дистиллированную воду рекомендуют использовать производители электрокаминов, в которых эффект пламени формируется с помощью света и паров воды. Как и системы автомобиля, такие приборы очень требовательны к качеству жидкости и проработают намного дольше, если заливать в них дистиллированную воду.

PS: найти качественную дистиллированную воду, которая бы не на словах, а на деле соответствовала ГОСТ 6709-72, не так уж и просто. Поэтому перед походом в магазин и покупкой не поленитесь почитать отзывы на продукцию разных производителей и изучить результаты лабораторных экспертиз.

Специалисты компании LAVR
www.lavr.ru 

расшифровка, какие виды ГСМ бывают

В сегодняшней статье мы расскажем все о ГСМ: что это такое, какие виды горючего относятся к таким нефтепродуктам, для чего они используются и каким требованиям отвечают.

Оглавление:

1. Понятие.
2. Виды горючего, относящиеся к ГСМ.
3. Что относится к ГСМ. Смазки.
4. Специальные жидкости, относящиеся к ГСМ.

1. Понятие


Аббревиатура «ГСМ» – общее обозначение топлива, которое используется для двигателей внутреннего сгорания. ГСМ – это горюче-смазочные материалы: различные материалы, которые производятся из нефти.

В перечень ГСМ включен широкий спектр веществ, которые обеспечивают бесперебойную работу двигателей внутреннего сгорания и различных технических узлов. Среди них:

  • смазочные материалы – пластичные вещества и различные виды масел;

  • горючее – разные марки бензина, дизельное топливо, керосин;

  • технические жидкости – охлаждающие и тормозные.

Производством горюче-смазочных материалов занимаются промышленные предприятия. В большинстве случаев это компании, которые могут организовать полный цикл производства, начиная от добычи и заканчивая реализацией.

Изготовление нефтепродуктов возможно лишь при соблюдении стандартов и норм, поэтому каждая партия товара проходит лабораторные исследования на соответствие качеству. Для реализации топлива, жидкостей и смазок нужно предоставить пакет документов, в котором отражаются технические и эксплуатационные характеристики, относящиеся к определенному виду продукции.

2. Виды горючего, относящиеся к ГСМ

Наибольшую долю продукции, которая относится к ГСМ, составляют различные виды топлива. В данную категорию включены:

  • Бензин – горючая смесь летучих углеводородов, которая используется в двигателях внутреннего сгорания автомобилей, самодвижущихся устройствах, мотоциклах, садовой технике и прочих машинах. Основная характеристика топлива – скорость воспламенения, на основе которой происходит выделение энергии движения. При выборе нужного горючего необходимо обращать внимание на следующие характеристики: наличие присадок, октановое число, состав, давление паров и т. д.

  • Дизельное горючее – углеводородная смесь, которая характеризуется степенью вязкости. Маловязкое используется для ДВС быстроходного транспорта, грузовых автомобилей. Виды топлива высокой вязкости применяются в промышленной сфере – оборудование, сельскохозяйственные машины, специальная техника, тепловозы, военные машины. Востребованность обусловлена низкой взрывоопасностью, высоким КПД, мягкой и плавной работой ДВС.

  • Керосин – продукт, который получают после вторичной переработки углеводородного сырья. Применяется в ракетостроении и авиации, а также в технических целях (промывка механизмов, очистка приборов). Получил популярность за счет высокого показателя испаряемости и теплоты сгорания. Благодаря тому, что керосин хорошо выдерживает низкие температуры и уменьшает силу трения деталей, применяется в качестве смазки.

Природный газ – ископаемые нефтяных месторождений. Этот продукт не получают путем переработки нефти, поэтому он не относится к горюче-смазочным продуктам.

3. Что относится к ГСМ. Смазки

К смазочным материалам относят разнообразные виды масла для трансмиссий, моторов и других движущихся частей, которые уменьшают трение, защищают от износа. В зависимости от консистенции подразделяются на:

  • Твердые – графит, хлористый кадмий, дисульфид молибдена. Такие горюче-смазочные материалы используются для узлов сухого трения, которые отводят тепло.

  • Пластичные – в зависимости от нагрузок проявляются свойства твердого или жидкого материала. Отличаются длительным сроком эксплуатации. 

  • Полужидкие – масла, которые проходят по системе и снижают трение между различными элементами.

Качество горюче-смазочных материалов определяется наличием присадок, которые улучшают эксплуатационные характеристики. В зависимости от назначения продукции и сферы использования повышают один или несколько показателей.

Особенности добавок к моторному нефтепродукту:

  • модификаторы – до 10 %;

  • защита вещества – 7–12 %;

  • защита поверхности – 80–85 %.

В зависимости от метода производства горюче-смазочные материалы подразделяются на:

Чтобы покупателям было легче сориентироваться в многообразии представленной продукции, упаковки ГСМ маркируются. Указывается вязкость, зольность, температура застывания (возможность использования в зимнее или летнее время), наличие и количество присадок.

4. Специальные жидкости, относящиеся к ГСМ

Такие продукты применяются в различных механизмах в качестве рабочего вещества. Для повышения качества в специальные жидкости добавляют присадки, которые защищают от коррозии.

К этому виду ГСМ относят тормозные и охлаждающие жидкости.

Охлаждающие жидкости применяются для отвода тепла в двигателях внутреннего сгорания. Отвечают следующим требованиям:

  • отличаются высокой температурой кипения;

  • не образуют накипи;

  • температура замерзания ниже температурных показателей окружающей среды;

  • не разрушают резиновые детали;

  • способность вспениваться при попадании нефтепродуктов и вызывать поломки при замерзании равна нулю;

  • при нагревании немного увеличиваются в объеме.

Наиболее распространенные горюче-смазочные материалы – вода и антифризы.

Тормозные жидкости получают после глубокой очистки нефтяных масел. В составе присутствуют гликоли и эфиры.

Отличительные свойства:

  • высокая вязкость – подвижность при низких температурах и тягучесть при высоких;

  • низкая температура замерзания;

  • кипение при температуре свыше 115 градусов для барабанных тормозов и более 190 градусов для дисковых;

  • хорошие смазочные характеристики;

  • не вызывают повреждения резиновых манжет, шлангов, клапанов (высыхания, разъедания, набухания).

Применяются в гидроприводах сцепления, тормозных системах (гидравлических, гидропневматических).


Электролиты и неэлектролиты.

Электролитами называются вещества, распадающиеся на ионы в растворах и поэтому проводящие электрический ток. Рас­пад электролитов на ионы при растворении их в воде называет­ся электролитической диссоциацией. Под действием электричес­кого тока ионы приобретают направленное движение: положи­тельно заряженные ионы движутся к катоду и называются кати­онами (,,), отрицательно заряженные — к аноду и называются анионами (,,).

Диссоциация – обратимый процесс, т.е. параллельно с распадом молекул на ионы (диссоциацией) протекает процесс соединения ионов (ассоциация). Поэтому в уравнениях элек­тролитической диссоциации вместо знака равенства ставят знак обратимости.

Пример:

Вещества, не распадающиеся в растворах на ионы и не проводящие электрический ток, называются неэлектролитами (нефть, бензин, керосин, мазут, спирты, раствор сахара и т.д.).

По степени диссоциации различают сильные и слабые электролиты. Значения величин степени диссоциации некоторых электролитов приведены в табл. 3 приложения. Степень диссоциации — это отношение числа распавшихся на ионы молекулnк общему числу растворенных молекул N:

Степень диссоциации определяется опытным путем по вели­чине электропроводности электролита и выражается в долях единицы или в процентах. Например, если =20%, то это значит, что из 100 молекул данного электролита 20 молекул распалось на ионы. Если=0, то диссоциация отсутствует; если=1, то электролит полностью диссоциирует на ионы.

В зависимости от степени диссоциации все элек­тролиты условно делятся на сильные (>0,3), средние (0,03<<0,3) и слабые (<0,03). Степень диссоциации зависит от природе электролита, концентрации раствора и температуры. Так, по закону разбавления Оствальда, с уменьшением концентрации электролита, т.е. при его разбавлении водой, степень диссоциации всегда увеличи­вается.

Водородный показатель, или pH раствора.

Химически чистая вода является слабым электролитом и весьма незначительная часть ее молекул диссоциирует на ионы:

По закону действия масс константа равновесия воды является одновременно константой диссоциации и определяется выраже­нием:

Отсюда

Для температуры 25°С константа диссоциации воды составляет примерно , асоставляет примерно 55,56 моль/л, следовательно:

Для воды и разбавленных растворов произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-анионов является постоянной вели­чиной и называется ионным произведением воды.

В чистой воде и нейтральных растворах ври 25°С:

моль/л

В кислых растворах больше концентрация ионов водорода, а в щелочных –

концентрация гидроксид-анионов; произведение остаётся постоянным.

Кислотные и основные свойства электролитов обычно характеризуются величиной концентрации ионов водорода. Чтобы не использовать числа с отрицательными показателями степени, которыми выражена указанная концентрация, ее принято выра­жать через водородный показатель, обозначаемый символом рН. Водородный показатель — десятичный логарифм кон­центрации ионов водорода, взятый с обратным знаком:

С помощью pHхарактер среды можно представить следующим образом:

рН = 7 – нейтральная среда; рН < 7 – кислая среда; рН > 7 – щелочная среда.

Для определения реакции среды применяются индикаторы. Индикаторы – это специальные реактивы, изменяющие свою окраску в зависимости от концентрации ионов водорода. Про­межуток между двумя значениями рН, в которых изменяется окраска индикатора, называется интервалом перехода окраски индикатора. С помощью универсального ин­дикатора можно дать также приблизительную оценку величины рН раствора. Более точное значение рН определяется с помощью прибора рН -метра.

Величина рН является одной ив важнейших характеристик коррозионных сред и зависит от содержания в воде растворен­ных газов: ,,. Во многих случаях она определя­ет принципиальную возможность протекания коррозионного про­цесса. При этом имеют место следующие реакции:

и среда становится кислой (рН<7).

На величину рН оказывают влияние и некоторые соли, которые в воде подвергаются гидролизу.

Электролит. Гидроксид калия КОН — 90% Чистота, 500 г

Наслаждайтесь вождением Вашего автомобиля с новой ННО Gas системой.

Будьте спокойны и наслаждайтесь вождением Вашего автомобиля, почувствуйте преимущество работы двигателя с новой водородной ННО Gas системой экономии топлива.

Экономить топливо с ННО системами можно на любом автомобиле!

ННО системы с высокотехнологичной электроникой, контролирующей работу HHO генератора подходят как для бензиновых, так и дизельных двигателей и могут быть установлены на — легковые автомобили, грузовые автомобили, коммерческий транспорт, микроавтобусы, трактора, лодки, электрогенераторы и любую другую технику с двигателем внутреннего сгорания.

Как ощутимо снизить расходы на топливо?

Сегодня доступна новая водородная ННО система экономии топлива, которая позволяет значительно сократить расход топлива вашего автомобиля. Просто используйте классическое топливо (бензин, дизтопливо или газ) в смеси с водородом, который производится в необходимом количестве непосредственно в вашем автомобиле, путём электролиза. Водород подаётся в камеру сгорания двигателя, через коллектор подачи воздуха, смешивается с органическим топливом (бензин, дизтопливо или газ) и сгорает в двигателе.

Эффект экономии достигается из-за лучшего воспламенения и горения смеси углеродного топлива и HHO-газа. Это даёт возможность топливу сгорать почти полностью, ощутимо увеличивая КПД и потенциал двигателя.

Средние показатели экономии топлива:

Автомобиль с дизельным двигателем 20-50%

Автомобиль с бензиновым двигателем 20-60%

Автомобиль с газовой установкой 20-40%

Внимательно прочтите инструкцию по установке и эксплуатации ННО Gas системы экономии топлива, следуйте инструкции (для получения инструкции писать на [email protected]) во время установки ННО Gas системы и Вы будете пользоваться Вашей ННО Gas системой на протяжении долгих лет.

Отличительные особенности HHO систем

Главная отличительная особенность от различных систем, экономящих топливо на автомобилях — Это Производство и Подача дополнительного топлива в уже имеющееся основное топливо, путем смешивания, превращая последнее в существенный прирост КПД двигателю внутреннего сгорания. Таким образом, двигатель работает не на 100%-ом водороде, а подмешивается в небольшом количестве с основным топливом. Для справки: из одного литра h3O вырабатывается 1886 литров атомного HHO газа. Поэтому использовать воду для этого выгодно. Топливо на Воде — это ключ к будущему в альтернативных видах топлива.

Основные преимущества ННО системы на воде, виды топлива:

Экономия

Экономия достигается путем наиболее полного сгорания топлива, т.к. обычное сгорание топлива в двигателях внутреннего сгорания происходит не эффективно, всего на 30%-50%, остальные 50-70% — вылетают в трубу в прямом смысле этого слова. Система (двигатель на водороде) HHO способна уверенно экономить от 20% до 50% основного топлива. А так же в зависимости от погодных условий, стиля езды, скорости и других факторов экономия может достигать 65%. Кроме того, для бензиновых двигателей появляется возможность уверенно перейти с бензина АИ-98 или АИ-95 на АИ-92, АИ-80, а это ещё экономия ~ 7-15 % на 1 литр топлива. Многие легковые модели автомашин могут уверенно ездить, используя АИ-80 совместно с системой HHO.

Мощность

Благодаря тому, что газ в виде HHO (атомы водорода и кислорода, альтернативные виды топлива) при горении выделяет в 5 раз больше энергии, чем обычное топливо в двигателях внутреннего сгорания, можно получить КПД из двигателей от 7% до 40% больше за счет эффективного горения топливной смеси.

Двигатель работает мягче, снижается уровень вибраций, и становится более отзывчивым на малых скоростях и низких оборотах. Простыми словами прежний автомобиль становится заметно моложе и энергичнее. Что не мало важно в городских условиях езды, а так же при перевозке груза.

Долговечность

Благодаря ННО газу процесс сгорания топлива происходит равномерно без микро взрывов, и топливо сгорает полностью, при этом нагрузка на поршневую систему ровная, без перепадов и микро колебаний шатунов. Благодаря этому увеличивается ресурс мотора почти в два раза, снижается вибрация и шум.

Кроме того сводится на нет негативный эффект «масляное голодание», повышается компрессия в цилиндрах, на свечах не образуется нагар и нет электроэрозии.

Водородная система HHO служит безотказно, по принципу «ломаться нечему», по сравнению с другими подобными системами, благодаря высокотехнологичным материалам не подвержена фактору «электроэрозии», т.е. не имеет износа электродов. Корпус выполнен из кислотостойких легких современных материалов обладающие сроком службы более 10 лет. Управляемая электроника имеет влагозащищенный корпус и работает полностью в автоматическом режиме без потребностей в настройке в процессе эксплуатации.

Экология

Сгорание топлива в двигателях внутреннего сгорания происходит не эффективно. В лучшем случае, в двигателе сгорает лишь 40% топлива, остальные 60% — вылетают в трубу в прямом смысле этого слова.

Благодаря системе HHO топливо сгорает наиболее эффективно и полностью, тем самым в окружающую среду меньше попадает вредных для природы выхлопов, а как показали тесты испытаний, концентрация кислорода в выхлопе увеличивается в 3 раза. В разы уменьшаются выбросы NOx и CO2. При этом автомобиль полностью начинает соответствовать эко классу ЕВРО-4, ЕВРО-5 и выше.

Компактность

Водородная система HHO полностью размещается под капотом автомобиля и не доставляет неудобств пользователю. Нет никаких накопителей газа.

На сегодняшний день HHO Gas самая компактная и долговечная система по выработке HHO газа (водород + кислород).

Простота содержания и обслуживания

Все обслуживание сводится к своевременной доливке h3O (дистиллята) или зимнего электролита. Система сама оповестит, когда необходимо долить чистой, высокоочищенной дистиллированной воды. Кроме того как и любой автомобиль система по пробегу 20-25 тыс. км. нуждается в смене электролита, а так же проверки его по сезону лето/зима. Сервисный интервал замены электролита составляет 15-25 тыс. км. пробега.

Безопасность

Все знают что такое ВОДОРОД (Н2) и его взрывоопасность. Особенно водород опасен, когда содержится в больших количествах, скажем в накопительном баллоне. Или, если взять во внимание газовое оборудование (ГБО — пропан), где есть огромная емкость с взрывоопасным газом, риск того, что он может взорваться, пусть и даже минимальный, но все же он есть.

Водородная система HHO-Plus — не содержит никаких накопительных емкостей с ННО газом — водород производится только тогда, когда работает двигатель, — выключился двигатель — газ не производится. Иными словами, производится ровно столько газа, сколько потребляется. В случае ДТП — двигатель и выработка газа отключается. Мы сделали так, что активный HHO газ производится в равном количестве потребления. Он нигде не накапливается, и в случае накопления все равно испаряется за небольшой промежуток времени, т.к. обладает сильным летучим свойством и является одной из самых мелких частиц на земле .В случае ДТП, предусмотрена система аварийного отключения, в случае если двигатель остановится. И даже в случае сильного ДТП, когда даже может не сработать аварийное отключение, сам электролизер выполнен из бьющегося материала, который просто разбивается, вытекает вся жидкость и выработка HHO газа прекращается.

Гибридная водородная ННО (Газ Брауна) система — просто подарок для двигателя

Благодаря тому, что топливо в двигателе сгорает более продуктивно и равномерно по всей поверхности камеры сгорания, при добавлении водорода, двигатель работает ровно и без лишних вибраций и детонации. Более того двигатель, потребляя топливовоздушную смесь с газом HHO, получает высоко октановое и наиболее качественное топливо для своих процессов и как следствие все трущиеся детали подвергаются гораздо меньшему износу. Вследствие чего происходит очищение двигателя от нагара камеры сгорания (при работе с водородом), замечен эффект раскоксовки колец, продление срока службы свечей зажигания, очищение выхлопной системы и катализатора, и, соответственно снижение вредных выбросов.

Гарантия

Водородная система HHO имеет гарантию 2 года на любую неисправность, за исключением ошибок пользователя при эксплуатации, например заливка в устройство посторонних жидкостей кроме дистиллята, и механические повреждения.

Автомобили на гарантии дилеров: Водородная система HHO устанавливается, абсолютно не нарушая и не изменяя конструкцию автомобиля, ничего не меняется, не выбрасывается и не заменяется. Технически — представляется как своеобразный обвес или подключение сабвуфера. Снять или отключить HHO систему так же просто как долить h3O. Система полностью обратима — достаточно просто вынуть предохранитель из колодки. Из целостности автомашин нарушается всего лишь маленькая врезка во впускной коллектор, т.е. воздушную систему автомобиля. Технологически топливная система не изменяется, на которую так же ни один дилер не дает гарантии из-за качества производимого топлива в нашей стране. В остальном нарушений никаких нет, поэтому остальное — на усмотрение дилера. Возможно, что дилер откажется от гарантии на генератор, аккумулятор и на систему впуска и выпуска двигателя, что почти никогда не выходит из строя в период гарантии и далеко не у каждого авто-дилера предусмотрена гарантия на данные детали в автомобиле.

Согласно закону «О защите прав потребителей РФ» — ни один автодилер не имеет право отказать в гарантии на автомобиль, который он продал потребителю.

Привычность к прежнему виду топлива

Используя гибридную водородную систему HНO, вы так же будете продолжать заливать привычный вид топлива как и раньше на тех же заправках, но делать это значительно реже. Кроме того для инжекторных топливных систем ездивших на бензине АИ-98 или АИ-95 уверенн

Инструкция по эксплуатации тяговых аккумуляторных батарей

Обслуживание и уход за батареями.


Правила ухода за тяговой аккумуляторной батареей, рекомендованные всеми производителями ведущих марок АКБ.

В качестве примера рассмотрена классическая батарея немецкого концерна Hawker Gmbh — Perfect Plus. Ничего сложного в уходе за батареей нет. Необходимо лишь четко по инструкции и в определенные сроки производить ряд операций, которые позволят максимально долго работать приобретенной Вами батарее, а значит, — сэкономит Ваши средства.

Особые свойства свинцовых батарей:

  • Емкость 5-ти часовая, т.е. номинальная емкость может быть получена при разряде постоянным током в течение 5 часов до установленного конечного напряжения разряда 1,7 В/элемент при исходной температуре ЗО С.

  • Напряжение Номинальное напряжение одного аккумулятора составляет 2 В. Нормы номинального напряжения тяговых батарей: 24 В, 48 В, 72В, 80 В.

  • Рабочее напряжение одной тяговой батарей зависит от величины тока разряда, степени разряда и температуры. Установленное конечное напряжение разряда при 5-ти часовом разряде составляет 1,7 В/элемент.

  • Плотность электролита в полностью заряженном состоянии, при температуре ЗО С составляет 1,29 кг/л.

  • Стойкость и срок службы батарей. Под стойкостью понимается результат длительного испытания в лабораторных условиях, при которых батарея подвергается циклам заряд-разряд по точно определенной программе. Следует получить как минимум такое количество циклов, которое не приведет к снижению емкости ниже 80% от ее номинальной величины. Соответствующая методика изложена в DIN 43539, часть 3.

Действительный срок службы может быть больше или меньше чем стойкость, так как многочисленные факторы воздействия при эксплуатации ведут к нагрузкам, отличным от нагрузок в лабораторных условиях.

Факторы воздействия, ведущие к увеличению срока службы батареи:

  • безупречные уход и обслуживание

  • нормальная нагрузка

  • нормальные рабочие температуры (от 20 С до 40 С)

  • безупречные зарядные устройства

  • избегать глубоких разрядов

  • своевременное устранение неисправностей

Воздействия, ведущие к сокращению срока службы:

  • частые глубокие разряды, т.е. снятие более 80% номинальной емкости

  • повышенные рабочие температуры (> 40 С) в течение длительного времени

  • заряд недопустимо высоким током после достижения напряжения газообразования (2,4 В/элемент)

  • нахождение батареи в разряженном состоянии

  • наличие примеси, попавшей в электролит (например воды для долива, не соответствующей требованиям)

  • перегрузка или короткое замыкание

Обслуживание и уход за тяговыми батареями Общие правила эксплуатации:

  • Никогда не оставлять батарею в разряженном состоянии, а сразу провести повторный заряд.

  • Для достижения оптимального срока службы избегать разрядов более80% номинальной емкости; при этом плотность электролита не должна быть ниже 1,13 кг/л (300С).

  • Во избежание глубоких разрядов необходимо следить за разрядом аккумуляторов транспортных средств.

  • Рабочая температура должна соответствовать 20 С – 40 С.

  • Во избежание повреждений батареи нельзя превышать максимально допустимую температуру электролита 55 С.

  • Перед зарядом и при промежуточных зарядах необходимо обязательно снять или открыть крышку контейнера или закрывающее устройство батареи. Закрыть не ранее чем через 1/2 часа после окончания заряда.

  • Зарядные устройства должны соответствовать емкости батареи и требуемому времени заряда.

  • Для долива используется только дистиллированная вода согласно DIN 43530 часть 4, не следует доливать кислоту или применять добавки.

Заряд батареи (ежедневные работы):

  • Необходимо отключить батарею путем отсоединения штекера от розетки . удалить крышку батареи. При этом пробки остаются закрытыми.

  • Проверить уровень электролита на отметке «мин».

  • После этого необходимо измерить температуру электролита. При превышении 45 С — охладить.

  • Подключить штекер. При необходимости соединить систему перемешивания электролита (для штекеров без интегрированной системы вывода воздуха).

  • Включить зарядное устройство или проверить, включено ли устройство.

  • Начать процесс зарядки батареи.

  • После зарядки отключить зарядное устройство или проверить, отключено ли устройство, затем отсоединить батарею от зарядного устройства. При необходимости проверить конечные результаты.

  • При недостаточном заряде или после глубокого заряда провести уравнительный заряд.

Очистка (ежедневные работы):

  • Грязь и пыль, которые скапливаются на поверхности элементов во время работы, необходимо удалять в зависимости от потребностей и от эксплуатации батареи (ветошь, влажный пар от 100 С до 150 С, с помощью шланга с насадкой).

Долив воды (еженедельные работы):

  • Необходимо также вести контроль уровня электролита. По крайней мере, один раз в неделю. В том случае, если нет автоматического долива, сделать долив очищенной воды согласно DIN 43530 часть 4 в конце заряда.

  • После заряда необходимо проверить уровень электролита во всех элементах и дополнить его дистиллированной водой.

  • Необходимо также один раз в неделю проводить уравнительный заряд.

Напряжение, плотность и температура (ежемесячные работы):

  • Один раз в месяц необходимо провести работу по проверке всех элементов на равномерность выделения газа.

  • После окончания заряда или уравнительного заряда следует измерить плотность кислоты и температуру и выборочно внести в технологическую карту батареи отклонения от нормативных величин.

  • Если были установлены существенные различия между элементами, то такие элементы необходимо исследовать отдельно.

  • Также необходимо измерить напряжение, плотность и температуру элементов.

Работы, выполняемые каждое полугодие и каждый год: .

  • проверить правильность функционирования зарядного устройства, в первую очередь ток заряда в начале газовыделения (2,4 В/элемент) и в конце заряда.

  • проверить штекер и штекерное устройство.

  • исправить небольшие повреждения изоляции контейнера (нанесенный слой) сразу после удаления или нейтрализации следов кислоты (соблюдать рекомендации изготовителя).

  • следует измерить сопротивление изоляции батарей по отношению к массе в соответствии с DIN 43539 часть 1 при разомкнутой внешней электрической цепи.

  • измерить сопротивление изоляции: 50 Ом на каждый Вольт номинального напряжения.

  • почистить батарею при плохом со противлении изоляции.

Хранение

В случае, если в течение длительного периода не планируется эксплуатация батарей, их хранение должно производиться в полностью заряженном состоянии в сухом помещении при температуре выше 0 С.

Для поддержания эксплутационной готовности батареи следует использовать следующие зарядные режимы:

  1. Ежемесячный уравнительный заряд

  2. Поддерживающий заряд при зарядном напряжении 2,23 В х количество элементов (30 С)

Как избежать повреждений и несчастных случаев?

  • Во избежание повреждений, коротких замыканий, искр, не класть металлические предметы и инструменты на батареи.

  • Транспортировать батареи только посредством соответствующих подъемных устройствах (согласно VDE 3616).

  • При работе с батареями следует соблюдать соответствующие правила техники безопасности, а также DIN VDE 0510 и VDE 0105 часть 1.

Срок хранения

Следует учитывать влияние срока хранения на срок службы батареи. Следует помнить, что правильно выбранные подъемные устройства препятствуют деформированию корпуса батареи и защищают таким образом покрытие контейнера. Подъемные устройства должны соответствовать геометрии батареи.

Рекомендации для взрывоопасных батарей

Речь идет о батареях, которые эксплуатируются в зонах повышенной взрывоопасности. Крышки корпуса батареи во время заряда и последующего отвода газов должны быть открыты с тем, чтобы образующаяся взрывоопасная газовая смесь при достаточной вентиляции потеряла свою способность к возгоранию.

Растворы электролитов и неэлектролитов | Введение в химию

 

Цель обучения
  • Знать свойства раствора электролита.

Ключевые моменты
    • Электролиты представляют собой соли или молекулы, полностью ионизирующиеся в растворе. В результате растворы электролитов легко проводят электричество.
    • Неэлектролиты не диссоциируют на ионы в растворе; поэтому неэлектролитные растворы не проводят электричество.

Условия
  • неэлектролитВещество, которое не диссоциирует на ионы в растворе.
  • раствор: Однородная смесь, которая может быть жидкостью, газом или твердым веществом, образованная при растворении одного или нескольких веществ.
  • раствор: Любое вещество, которое растворяют в жидком растворителе для получения раствора.
  • электролитВещество, диссоциирующее на ионы в растворе.
  • соль. Ионное соединение, состоящее из катионов и анионов, удерживаемых вместе за счет электростатического притяжения.

Растворы электролитов

Электролитом является любая соль или ионизируемая молекула, которая при растворении в растворе придает этому раствору способность проводить электричество. Это связано с тем, что при растворении соли ее диссоциированные ионы могут свободно перемещаться в растворе, позволяя течь заряду.

Растворы электролитов обычно образуются, когда соль помещают в растворитель, такой как вода. Например, когда поваренную соль NaCl помещают в воду, соль (твердое вещество) растворяется на составляющие ее ионы в соответствии с реакцией диссоциации:

NaCl( с ) → Na + ( водный раствор ) + Cl ( водный раствор )

Вещества также могут реагировать с водой с образованием ионов в растворе.Например, углекислый газ CO2 будет растворяться в воде, образуя раствор, содержащий ионы водорода, карбонат и ионы гидрокарбоната:

2 CO 2 ( G ) + 2 ч 2 o ( л ) → 3 ч + ( AQ ) + CO 3 2- ( AQ ) + HCO 3 ( aq )

Полученный раствор будет проводить электричество, поскольку он содержит ионы. Однако важно иметь в виду, что CO 2 является , а не электролитом, потому что сам CO 2 не диссоциирует на ионы.Только соединения, которые диссоциируют на составляющие их ионы в растворе, считаются электролитами.

Сильные и слабые электролиты

Как упоминалось выше, когда ионизируемое растворенное вещество диссоциирует, полученный раствор может проводить электричество. Поэтому соединения, легко образующие ионы в растворе, известны как сильные электролиты . (По этим рассуждениям все сильные кислоты и сильные основания являются сильными электролитами.)

Напротив, если соединение диссоциирует в небольшой степени, раствор будет слабым проводником электричества; поэтому соединение, которое слабо диссоциирует, известно как слабый электролит.

Сильный электролит полностью диссоциирует на составляющие его ионы в растворе; слабый электролит, с другой стороны, останется в растворе в основном недиссоциированным. Примером слабого электролита является уксусная кислота, которая также является слабой кислотой.

Gatorade в виде раствора электролита Спортивный напиток Gatorade рекламируется как содержащий электролиты, поскольку он содержит ионы натрия, калия, магния и другие. Когда люди потеют, мы теряем ионы, необходимые для жизненно важных функций организма; чтобы восполнить их, нам нужно потреблять больше ионов, часто в виде раствора электролита.В организме человека электролиты имеют множество применений, в том числе помогают нейронам проводить электрические импульсы.

Неэлектролитные растворы

Неэлектролиты — это соединения, которые вообще не ионизируются в растворе. В результате растворы, содержащие неэлектролиты, не будут проводить электричество. Как правило, неэлектролиты в основном удерживаются вместе ковалентными, а не ионными связями. Типичным примером неэлектролита является глюкоза или C 6 H 12 O 6 . Глюкоза (сахар) легко растворяется в воде, но, поскольку в растворе не диссоциирует на ионы, считается неэлектролитом; поэтому растворы, содержащие глюкозу, не проводят электричество.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией со всего Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

A Базовый обзор технологии топливных элементов

 


Основные сведения о топливных элементах

Через этот сайт мы ищем исторические материалы относящийся к топливным элементам. Мы создали сайт для сбора информация от людей, уже знакомых с технологией, таких как изобретатели, исследователи, производители, электрики и маркетологи.Этот раздел «Основы» представляет общий обзор топливных элементов для случайных посетителей.

Что такое топливный элемент?

Топливный элемент представляет собой устройство, генерирующее электричества в результате химической реакции. Каждый топливный элемент имеет два электрода, называемых соответственно анодом и катодом. Реакции, которые производят электричество, происходят на электродах.

Каждый топливный элемент также имеет электролит, содержащий электрически заряженные частицы. от одного электрода к другому, и катализатор, который ускоряет реакции на электроды.

Водород является основным топливом, но топливным элементам также требуется кислород. Один великий призыв топливных элементов заключается в том, что они генерируют электроэнергию с очень небольшим загрязнением окружающей среды. водород и кислород, используемые для выработки электроэнергии, в конечном итоге объединяются, образуя безвредный побочный продукт, а именно вода.

Одна деталь терминологии: один топливный элемент генерирует небольшое количество прямого текущее (постоянное) электричество. На практике многие топливные элементы обычно собираются в куча.Ячейка или стек, принципы одинаковы.

Верх

Как работают топливные элементы?

Топливный элемент предназначен для получения электрического тока, который можно направить вне клетки для выполнения работы, такой как питание электродвигателя или освещение лампочка или город. Из-за того, как ведет себя электричество, этот ток возвращается к топливный элемент, замыкая электрическую цепь. (Чтобы узнать больше об электричестве и электроэнергии, посетите раздел «Throw The Switch» на веб-сайте Смитсоновского института Powering a Генерация перемен.) Химические реакции, которые производят этот ток, являются ключевыми как работает топливный элемент.

Существует несколько видов топливных элементов, каждый из которых работает по-своему. Но в В общих чертах атомы водорода входят в топливный элемент на аноде, где происходит химическая реакция. лишает их электронов. Атомы водорода теперь «ионизированы» и несут положительный электрический заряд. Отрицательно заряженные электроны обеспечивают ток по проводам для работы.Если необходим переменный ток (AC), DC выход топливного элемента должен быть направлен через устройство преобразования, называемое инвертор.


Графика Марка Маршалла, Шаца Центр энергетических исследований

Кислород поступает в топливный элемент в катода, а в некоторых типах ячеек (например, показанной выше) он сочетает в себе с электронами, возвращающимися из электрическая цепь и ионы водорода, прошедшие через электролит из анод.В других типах клеток кислород захватывает электроны, а затем проходит через электролит к аноду, где он соединяется с ионами водорода.

Электролит играет ключевую роль. Он должен пропускать только соответствующие ионы. между анодом и катодом. Если бы свободные электроны или другие вещества могли перемещаться через электролит они нарушат химическую реакцию.

Будь они соединяются на аноде или катоде, вместе водород и кислород образуют воду, которая стекает из клетки.Пока топливный элемент снабжается водородом и кислородом, он будет генерировать электроэнергию.

Еще лучше, поскольку топливные элементы вырабатывают электричество химическим путем, а не путем сжигания, они не подчиняются термодинамическим законам, которые ограничивают обычную силовую установку (см. «Предел Карно» в глоссарии). Таким образом, топливные элементы более эффективны в извлечение энергии из топлива. Также можно использовать отработанное тепло некоторых ячеек. еще больше повышая эффективность системы.

Верх

Так почему я не могу пойти и купить топливный элемент?

Проиллюстрировать основные принципы работы топливного элемента несложно. Но строительство недорогие, эффективные и надежные топливные элементы — гораздо более сложный бизнес.

Ученые и изобретатели разработали множество различных типов и размеров топливных элементов. в поисках большей эффективности, и технические детали каждого вида различаются. Многие варианты выбора, с которыми сталкиваются разработчики топливных элементов, ограничены выбором электролит.Например, конструкция электродов и материалы, из которых они изготовлены. они зависят от электролита. На сегодняшний день основными типами электролитов являются щелочные, расплавленные карбонат, фосфорная кислота, протонообменная мембрана (PEM) и твердый оксид. Первый три — жидкие электролиты; последние два являются твердыми.

Тип топлива также зависит от электролита. Некоторым клеткам нужен чистый водород, а поэтому требуется дополнительное оборудование, такое как «реформер», для очистки топлива.Другие ячейки может допускать некоторые примеси, но для эффективной работы могут потребоваться более высокие температуры. В некоторых элементах циркулируют жидкие электролиты, для чего требуются насосы. Тип электролит также определяет рабочую температуру элемента — «расплавленные» карбонатные элементы работают горячий, как следует из названия.

Каждый тип топливных элементов имеет преимущества и недостатки по сравнению с другими, и ни один тем не менее дешев и достаточно эффективен, чтобы широко заменить традиционные способы производства энергии, таких как угольные, гидроэлектростанции или даже атомные электростанции.

В следующем списке описаны пять основных типов топливных элементов. Более подробный информацию можно найти в этих конкретных разделах этого сайта.

Верх

Различные типы топливных элементов.


Чертеж щелочной ячейки.
Щелочные топливные элементы работают на сжатый водород и кислород. Обычно используют раствор гидроксида калия. (химически КОН) в воде в качестве электролита.КПД составляет около 70 процентов, а рабочая температура составляет от 150 до 200 градусов по Цельсию (примерно от 300 до 400 градусов по Фаренгейту). Клетка выходная мощность колеблется от 300 Вт (Вт) до 5 киловатт (кВт). Щелочные элементы использовались в Космический корабль «Аполлон» для обеспечения электричеством и питьевой водой. Они требуют чистого водородное топливо, однако, и их катализаторы с платиновым электродом дороги. А также как любой контейнер, наполненный жидкостью, они могут протекать.

Чертеж ячейки расплавленного карбоната
Топливные элементы с расплавленным карбонатом (MCFC) используют высокотемпературные соединения соли (например, натрия или магния) карбонаты (химически, CO 3 ) как электролит.Эффективность колеблется от 60 до 80 процентов, а рабочая температура составляет около 650 градусов C (1200 градусов F). Построены энергоблоки мощностью до 2 мегаватт (МВт), существуют проекты для блоков до 100 МВт. Высокая температура ограничивает повреждение от углерода Монооксидное «отравление» клетки и отработанное тепло могут быть переработаны для получения дополнительных электричество. Их никелевые электроды-катализаторы недороги по сравнению с платиновыми. используется в других клетках. Но высокая температура также ограничивает материалы и безопасное использование. MCFC — они, вероятно, будут слишком горячими для домашнего использования.Кроме того, карбонат-ионы из электролит израсходован в реакциях, что делает необходимым введение углекислого газа компенсировать.

Фосфорная кислота В топливных элементах (PAFC) в качестве электролита используется фосфорная кислота. КПД колеблется от 40 до 80 процентов, а рабочая температура составляет от 150 до 200 градусов по Цельсию (примерно от 300 до 400 градусов по Фаренгейту). Существующие клетки фосфорной кислоты имеют мощностью до 200 кВт, испытаны агрегаты мощностью 11 МВт. PAFC переносят углерод концентрация монооксида около 1.5 процентов, что расширяет выбор топлива, которое они можно использовать. Если используется бензин, необходимо удалить серу. Платиновые электроды-катализаторы необходимы, а внутренние детали должны быть в состоянии противостоять коррозионной кислоте.


Рисунок того, как работают топливные элементы с фосфорной кислотой и PEM.

Протонообменная мембрана (PEM) топливные элементы работают с полимерным электролитом в виде тонкого проницаемого листа.КПД составляет от 40 до 50 процентов, а рабочая температура составляет около 80 градусов C. (около 175 градусов по Фаренгейту). Мощность ячеек обычно колеблется от 50 до 250 кВт. Твердое, гибкий электролит не будет вытекать или трескаться, и эти элементы работают при достаточно низком температура, чтобы сделать их пригодными для дома и автомобилей. Но их топливо должно быть очищено, и платиновый катализатор используется с обеих сторон мембраны, что увеличивает затраты.


Чертеж твердооксидной ячейки
Использование твердых оксидных топливных элементов (SOFC) твердое керамическое соединение оксидов металлов (таких как кальций или цирконий) (химически, О 2 ) как электролит.КПД составляет около 60 процентов, а рабочие температуры около 1000 градусов по Цельсию (около 1800 градусов по Фаренгейту). Мощность ячеек до 100 кВт. На таком высоком температуры, установка риформинга не требуется для извлечения водорода из топлива, а отходы тепло может быть переработано для производства дополнительной электроэнергии. Однако высокая температура ограничивает применение блоков SOFC, и они, как правило, довольно велики. В то время как твердый электролиты не могут течь, они могут треснуть.

Более подробная информация о каждом типе топливных элементов, включая историю и текущие приложения, можно найти в соответствующих разделах этого сайта.У нас также есть предоставлен глоссарий технических терминов – ссылка приведена в верхней части каждого страница технологии.

Верх

© 2017 Смитсоновский институт
(Заявление об авторских правах)

 

Электролит для топливных элементов — обзор

3.3 Свойства и синтез пленок оксида металла методом атомно-слоевого осаждения для твердооксидных топливных элементов и протонно-керамических электролитов для топливных элементов Применение

Таблица 3.4 перечислены основные прекурсоры АСО и технологические условия изготовления электролитов на основе пленок оксидов металлов для топливных элементов. Как упоминалось во вводной теме, пленки YSZ широко используются в качестве керамических электролитов для различных высокотемпературных электрохимических систем, включая ТОТЭ, ТЭУ и газовые сенсоры [12,20,21]. Основная причина их широкого использования заключается в том, что пленки YSZ обладают достаточно высокой проводимостью оксидных ионов (O 2− ) при повышенных температурах, а также отличной термической, химической и механической стабильностью [20].По этой причине электролиты YSZ служат модельной системой [65]. Традиционно для производства наноразмерных пленок YSZ требовались передовые технологии изготовления, такие как высокочастотное напыление, магнетронное напыление, золь-гель центрифугирование, импульсное лазерное напыление (PLD) и ALD [66]. Были предприняты попытки использовать ALD для производства электролитов YSZ для разработки высокоэффективных ТОТЭ.

Таблица 3.4. Предшественники атомного осаждения слоев и условия процесса изготовления электролитов на основе пленок оксидов металлов для топливных элементов

[61,62] —
Материал Предшественник металла (температура сублимации) Cycle -1 ) -1 ) 1 Список литературы
Yttria-стабилизированный циркония, ZRO 2 / Y 2 O 3 O 3 3 TeTrakis (диметиламидо) цирконий, ZR (NME 2 ) 4 (50–100°С) и
трис (метилциклопентадиенил)иттрий, Y(MeCp) 3 (140–190°С)
250 -плазма, озон ZrO 2
0.11-0.17
y 2 O 3 3 3
0.08
[24 58-60]
Gadolinium-легированная церия, генеральный директор 2 / GDO 3
9
8 CE (THD) 4 (140 ° C), и GD (THD) 3 (140 ° C)
250-300 Озон CEO 2
0,03
GDO 3
0,03
[61,62]
Серий, легированный иттрием, CeO 2 /Y 2 O 3 Tetrakis (2,2,6,6-тетраметил-3,5-гептандионато),(IV) thd) 4 (140°C) и трис (метилциклопентадиенил)иттрий(III), (140–190°C) 250 Озон CeO 2 0.12 90.03
Y 2 O 2 O 3 3
0.08
[63] [63] [63]
Самариум-легированная церия [64]

На протяжении многих лет , ZrO 2 известен как проводник ионов кислорода. Введение Y 2 O 3 в твердый раствор цирконий-иттрий имеет две функции: стабилизация флюорита кубического типа и образование кислородных вакансий в концентрациях, пропорциональных содержанию иттрия.Эти вакансии ответственны за высокую ионную проводимость. YSZ является подходящим ионным проводником при температурах выше 800°C, поскольку можно изготавливать тонкие плотные мембраны (менее 20 мкм). Эти мембраны не должны содержать примесей. Стабилизированный диоксид циркония химически инертен к большинству реактивных газов и материалов электродов [67].

Пленки YSZ, подготовленные методом ALD, могут быть синтезированы путем чередования циклов ALD между исходным материалом ZrO 2 и легирующей примесью Y 2 O 3 .ZrO 2 является одним из наиболее часто изучаемых материалов в ALD, и для ALD ZrO 2 был исследован широкий спектр прекурсоров, включая галогениды, алкоксиды, -дикетонаты, металлоорганические соединения и алкиламиды. Хотя в литературе по ALD тонкие пленки ZrO 2 выращивались в основном из ZrCl 4 и H 2 O [58, 59], амиды металлов привлекли внимание из-за их превосходной термической стабильности, которая обусловлена ​​сильным азотом. -метильные связи и хорошую реакционную способность по отношению к гидроксилированным поверхностям, таким как нативные оксиды на кремниевых пластинах, в результате слабых связей азот-металл [24].Напротив, для ALD Y 2 O 3 существует меньше летучих и термически стабильных предшественников. В нескольких исследованиях сообщалось об успешном ALD Y 2 O 3 с использованием иттрия (III) трис (2,2,6,6-тетраметил-3,5-гептандионат), Y(thd) 3 ( thd), иттрий трис ( N,N’ -диизопропилацетамидинат), Y(iPr 2 амд) 3 (iPr 2 -амд), Y(C 5 09 H 90 3 и Y(CH 3 C 5 H 5 ) 3 [24,60].

Важным вопросом разработки ТОТЭ является использование электролита с высокой ионной проводимостью. Различные катионы, легированные церием, такие как церий, легированный гадолинием (GDC), церий, легированный иттрием (YDC) и церий, легированный самарием (SDC), являются многообещающими электролитами, поскольку они демонстрируют гораздо более высокую ионную проводимость, чем те, которые обычно используются. ЯСЗ.

GDC считается перспективным электролитическим материалом из-за высокой ионной проводимости при промежуточных рабочих температурах (<700°C) по сравнению с YSZ (800–1000°C) и снижения омических потерь через элемент, что приводит к более высокой выходной мощности [68].Высокая ионная проводимость этого материала является результатом кислородных вакансий, создаваемых при введении гадолиния в CeO 2 (обычно от 10% до 20%) [69].

Пленки GDC, подготовленные методом ALD, могут быть синтезированы путем чередования циклов ALD между основным материалом, CeO 2 , и легирующей примесью, GdO 3 . Материалы на основе CeO 2 привлекли большое внимание из-за их широкого использования во многих областях применения, таких как катализ, производство водорода, определение газа и электроды в топливных элементах [61,62].В микроэлектронике CeO 2 считается кандидатом на оксид с высоким κ-затвором из-за его умеренной ширины запрещенной зоны (3–3,6 эВ), высокой диэлектрической проницаемости (κ: 23–26) и высокой диэлектрической прочности (~ 2,6 МВ см ). −1 ) [70]. Для каталитических применений CeO 2 необходимо выращивать на металлических подложках, но существует несколько исследований пленок оксида церия, нанесенных на металлы, и большинство из них имеют целью изобразить эпитаксиальный рост [61]. Осаждение CeO 2 достигается с помощью различных методов выращивания [71–74].Когда требуется высокостехиометрический оксид, ALD может быть подходящим методом. Среди оксидов редкоземельных элементов Gd 2 O 3 имеет привлекательные свойства для применения в микроэлектронике, например, в качестве диэлектрика затвора в будущих полевых транзисторах на основе оксидов металлов и полупроводников [75]. Другие применения тонких пленок Gd 2 O 3 включают защитные покрытия, волноводы и буферные слои в сверхпроводниках [76,77]. Кроме того, твердый раствор оксида гадолиния с церием Ce 1–x Gd x O 2–0.5x , используется в качестве электролита в среднетемпературных ТОТЭ [75].

Опубликовано всего несколько статей о осаждении тонких пленок Gd 2 O 3 химическими газофазными методами, такими как ALD [75]. GDC выращивали методом ALD с Ce(thd) 4 или Gd(thd) 3 и предшественниками озона [78,79]. Полученные пленки были однородными и плотными, но с низкой скоростью роста и трудно стабилизируемой стехиометрией [79].

YDC, чья ионная проводимость выше, чем у YSZ, может ускорить внедрение оксидных ионов и, таким образом, повысить производительность топливных элементов при низких рабочих температурах [63].YDC был выращен с помощью ALD с использованием трис (метилциклопентадиенил)-иттрий (III) и тетракис (2,2,6,6-тетраметил-3,5-гептандионато)церий (IV) в качестве предшественников для Y 2 O 3 и CeO 2 соответственно [63].

Многие исследователи сообщают, что восстановление Ce 4 + до Ce 3 + водородом происходит на анодной стороне при температуре выше 450 °C в ТОТЭ на основе YDC, вызывая низкое напряжение холостого хода (OCV). ) и, следовательно, потери энергии [80].Есть несколько способов избежать или уменьшить эти потери, включая создание барьерного слоя между анодом и электролитом, например BaO [81] или YSZ [82].

Наконец, в сообщениях отмечается, что оксид церия, легированный акцепторами, SDC, демонстрирует значительно более высокую проводимость ионов кислорода по сравнению с традиционным электролитом YSZ [64]. Арункумар и соавт. разработали предпочтительно ориентированную пленку SDC на аноде и кварцевой подложке, регулируя температуру осаждения в методе электронно-лучевой PVD.Измерение импеданса показало превосходную ионную проводимость (3,3 × 10 -1 См·м -1  См при 650°C) для высокоориентированной тонкой пленки, полученной при 300°C, а затем при 500°C (1,1 × 10 -1 См -1 ) и 100°С (0,2 × 10 -1 См -1 ) [83]. В настоящее время не существует процесса ALD для осаждения оксида самария; это область для будущих исследований.

Хотя ТОТЭ обладают значительными преимуществами в качестве системы преобразования энергии следующего поколения, такими как высокая эффективность и топливная гибкость, наблюдения за быстрой термической деградацией из-за высоких рабочих температур показали, что их коммерциализация пока нецелесообразна [84].Поэтому ведутся активные исследования по созданию ТОТЭ, работающих в низкотемпературном режиме (≤600°С). С момента открытия протонной керамики, то есть оксидов, проводящих протоны, Ивахара и соавт. [85], многие исследователи исследовали эти многообещающие материалы для снижения рабочей температуры керамических топливных элементов. Это связано с тем, что протоны могут проходить через решетку оксида легче, чем ионы кислорода при низкой температуре. Благодаря этой характеристике протонной проводимости в PCFC ожидается высокая проводимость и низкая энергия активации; следовательно, в PCFC ожидается сильно улучшенная низкотемпературная производительность [84].Что касается ТОТЭ, подход, показывающий заметные улучшения с точки зрения производительности элементов ПТЭ, основан на тонкопленочных электролитах. Успехи в получении тонких пленок оксида перовскита, содержащих Ba и Sr, открыли возможность использования АСО для изготовления тонких пленок оксида, проводящего протоны [40]. Только несколько предшественников циклопентадиенила демонстрируют достаточное давление паров и термическую стабильность для использования в производстве тонких пленок оксида с протонной проводимостью с BaO. Сообщалось об ALD протонпроводящего легированного иттрием BaZrO 3 (BZY) [86,87].Материал был синтезирован с использованием бис ( n -пропилтетраметилциклопентадиенил)бария (Ba[PrMe 4 Cp] 2 ) и трис (метилциклопентадиенил)иттрий (Y[MeCp] 3090. Как показано на рис. 9 от Puurunen [39], пленка ALD-BZY показала более высокую проводимость и плотность тока обмена, чем пленка BYZ, сформированная с использованием PLD. Однако необходимы дальнейшие исследования ALD-BZY и протонпроводящей керамики, чтобы определить, какое влияние ALD-BZY окажет на топливные элементы.

Электролит для топливных элементов – обзор

3.7.4.4 Блок-сополимеры

Блок-сополимеры состоят из двух или более химически различных полимерных блоков, ковалентно связанных друг с другом. Эти блоки могут быть термодинамически несовместимы друг с другом, что приводит к образованию сложных наноструктур с различной морфологией в зависимости от относительной объемной доли одного блока по отношению к другому. 198

Блок-сополимеры, состоящие из олигомеров с высокой плотностью кислотных групп (например,г., сульфоновые группы), очень подходят для создания протонпроводящих полимерных электролитов для приложений FC.

Как и в случае статистических сополимеров, получение сульфированных блок-сополимеров может осуществляться либо путем постсульфирования несульфированных блок-сополимеров в определенных местах (например, фенильных колец стирольных блок-сополимеров), либо из мономеров, содержащих сульфокислотные группы.

По сравнению с типичными случайными сульфированными иономерами, блок-сополимеры, как правило, имеют лучшую фазовую морфологию в углеводородных иономерных мембранах, поскольку последовательные блоки вызывают самоагрегацию ионогенных и неионогенных компонентов. 199 Поскольку связность гидрофильных сегментов увеличивается при увеличении длины блока, ожидается, что протонная проводимость и водопоглощение мультиблочных сополимерных мембран с длинными гидрофильными/гидрофобными блоками, а также механические свойства увеличиваются с увеличением блока длина. 200 Однако существует баланс между длиной блока, протонной проводимостью и производительностью PEMFC. Учитывая производительность ПОМТЭ, оптимальная длина блока составляет около 7 кг моль -1 .К сожалению, хорошая связь между гидрофильными доменами также обеспечивает эффективный транспортный канал для свободных радикалов, что может снизить долговечность этих мультиблочных сополимерных мембран. Для смягчения этой тенденции доступным методом является ковалентная сшивка. 200

Сульфированные поли(ариленовые эфиры) являются одним из привлекательных кандидатов из-за их хорошей мембранообразующей способности, а также термической и механической стабильности. 201 , 202 Химическая структура как гидрофильных, так и гидрофобных фрагментов важна для обеспечения значительного разделения гидрофобных/гидрофильных фаз с хорошо связанными каналами транспорта протонов, а также с хорошей окислительной, механической и термической стабильностью. PEM.

Watanable и др. сообщили, что сульфированные многоблочные поли(ариленэфирсульфонкетоны) (S-PESK) с сильно сульфированными гидрофильными блоками показали высокую протонную проводимость в широком диапазоне условий относительной влажности. 203 Испытания ФЦ при плотности тока 0,2 А·см −2 при относительной влажности 53 % и 80 °C подтвердили стабильность мультиблок-сополимерной мембраны С-ПЭСК в течение 2000 ч с незначительной окислительной деструкцией в гидрофильных блоках и без значительных изменений МЭК, сродства к воде и протонной проводимости.

Окислительная стабильность и высокая протонная проводимость были также достигнуты с сульфированными блок-сополимерами поли(ариленового эфира, фосфиноксидкетона) 204 и сульфированными блок-сополимерами полибензофенона/поли(ариленового эфира). 205 В первом случае, 204 , протонная проводимость мембраны с наибольшим МЭК сравнима с таковой у Нафиона 212 при высоких значениях RH, а фосфиноксидный фрагмент, входящий в состав гидрофильных компонентов, способствует окислительной стабильности, т.к. доказано тестом Фентона.

Мембраны на основе блок-сополимеров второго класса 205 обладают более высокой протонной проводимостью и меньшей O 2 и H 2 проницаемостью, чем у нафиона, при этом зависимость протонной проводимости от влажности меньше, чем у обычных ароматические сульфированные полимеры. Также наблюдалась долговечность 1100 ч в тесте OCV при низкой влажности с незначительными потерями напряжения на ячейке.

Также ПОМ, изготовленные из полностью ароматических триблок-сополимеров АБК на основе сульфированных поли(2,6-дифенил-1,4-фениленоксид)ов и ПАЭС, проявляли высокую протонную проводимость в широком диапазоне относительной влажности (например,g., 0,9×10 -2 См·см -1 при относительной влажности 30 %), что связано с сильно анизотропным поведением при набухании с низким набуханием в плоскости. 206

Недавно было доказано, что эффективным ключевым фактором для улучшения свойств мембран на основе олиго(ариленэфирсульфонкетонов)ов, то есть снижения водопоглощения и отличной механической стабильности во влажных условиях, было наличие простых сульфофениленовых фрагментов (т. е. без полярных групп, таких как эфирные, кетоновые или сульфоновые группы в гидрофильном компоненте). 207 Следует отметить, что при 80°C и относительной влажности 20% протонная проводимость ок. Было достигнуто 7,3 мСм см -1 , что является одним из самых высоких значений, о которых сообщалось до сих пор.

Для достижения хорошей окислительной, термической и механической стабильности наряду с относительно высоким IEC также важна природа гидрофобных блочных структур. Например, замена p -бифенильных фрагментов 208 на m -терфенильных групп в гидрофобных блоках сульфированных блок-поли(ариленовых эфиров) привела к получению мембран с более высокими значениями IEC и более высокой протонной проводимостью, гидрофильные блок такой же. 202

Кроме того, гидрофобность мультиблок-сополимеров была настроена с использованием ряда нитрилсодержащих гидрофобных олигомеров, состоящих из фрагментов бисфенола А (Бис А), диметилбисфенола А (ДМБФА) и тетраметилбисфенола А (ТМБФА), которые реагировали с дисульфированный гидрофильный сегмент PAES. Гидрофобность полимеров увеличивалась при переходе от бис-А к ДМБФА к системам ТМБФА. Для мембран наблюдалось сопутствующее снижение водопоглощения, а также сниженная проницаемость метанола по сравнению с мембранами из нафиона или других подобных многоблочных сополимеров, а также улучшенные характеристики ТЭ при более высоких концентрациях метанола. 209

Кроме того, мембраны на основе блок-сополимеров поли(ариленового эфира) с отчетливой нанофазно-разделенной морфологией и хорошо связанными гидрофильными протон-транспортными каналами также были получены путем сочетания частично фторированного гидрофобного поли(ариленового эфиркетона) олигомеры и дисульфированные гидрофильные телехелические олигомеры PAES. 210 Доказано, что условия отжига пленок также играют важную роль в свойствах этих систем. Блок-сополимер с МЭК=1.5 мэкв г -1 , отожженный при 195°C, достиг протонной проводимости при 80°C и относительной влажности 39%, равной 10 -2 См·см -1 , что в 10 раз выше, чем измеренное авторы для Nafion 112 в аналогичных условиях.

Среди стратегий получения высокой проводимости при высоких температурах и хорошей механической прочности для материалов PEM блок-сополимеры, сопряженные с ионными жидкостями (ИЖ), являются очень перспективными из-за сочетания механических свойств блок-сополимеров и внутренней природы ИЖ, например, высокая температурная стабильность и проводимость, а также чрезвычайно низкое давление паров. 211 Композитные ПОМ, состоящие из поли(стиролсульфоната-b-метилбутилена) и ИЖ, можно считать хорошими кандидатами для изучения морфологии. Эти интегрированные сополимеры ИЖ демонстрируют различные фазовые поведения в зависимости от типа ИЖ, концентрации ИЖ и степени сульфирования.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Водород и топливные элементы: наука о топливных элементах

Нажмите на ссылки ниже, чтобы узнать больше о водородных топливных элементах:

Что такое водородный топливный элемент?

SEPUP Моделирование топливных элементов

Часто задаваемые вопросы

 

Водородный топливный элемент преобразует химическую энергию, запасенную водородным топливом, в электричество.

Топливные элементы во многом похожи на аккумуляторы, которые можно найти в автомобиле или портативном электронном устройстве, таком как MP3-плеер. Однако между батареями и топливными элементами есть некоторые важные различия.

Подобно аккумулятору, топливный элемент с запасом водорода и кислорода можно использовать для питания устройств, использующих электричество. Хотя и батареи, и топливные элементы преобразуют химическую энергию в электрическую, батареи хранят эту химическую энергию внутри самой батареи.Это означает, что батарея разряжается или нуждается в подзарядке, когда накопленной химической энергии больше не достаточно для производства электричества, достаточного для питания устройства, подключенного к батарее. Вместо того, чтобы хранить химическую энергию внутри себя, водородный топливный элемент получает химическую энергию извне. Эта химическая энергия хранится в водороде, который подается на анод топливного элемента. Водородный топливный элемент по существу потребляет водород и кислород. Когда топливный элемент непрерывно снабжается водородом и кислородом, а образующаяся вода удаляется, топливный элемент может генерировать электричество.

Водородные топливные элементы и батареи являются электрохимическими элементами. У каждого из них есть два электрода, контактирующие с материалом, который может проводить ионы, называемым электролитом. Один электрод является анодом, а другой катодом. В водородном топливном элементе электроны высвобождаются из водорода, который подается на анод, тогда как в батарее электроны высвобождаются из материала самого анода. Поскольку электроды батареи активно участвуют в преобразовании химической энергии в электрическую, со временем это может привести к повреждению электродов и, следовательно, к эффективности батареи.В отличие от батарей, электроды в водородных топливных элементах относительно стабильны, поскольку они действуют как катализаторы при высвобождении или принятии электронов и не подвергаются химическим изменениям в ходе этого процесса.

Когда в качестве топлива используется чистый водород, единственными побочными продуктами, генерируемыми топливным элементом, являются чистая вода и тепло. Это делает топливные элементы потенциально очень эффективными устройствами с минимальным воздействием на окружающую среду. Часто оба этих побочных продукта могут быть использованы в той или иной степени.Например, тепло можно использовать везде, где необходимо теплоснабжение. Топливные элементы использовались в космических кораблях НАСА со времен программы «Джемини» в 1960-х годах, и даже сегодня они обеспечивают электричеством и питьевой водой астронавтов во время полетов космических челноков.

Поскольку водород в природе не встречается в окружающей среде, водородное топливо должно быть получено из других веществ, содержащих водород, таких как метанол, бензин, природный газ и вода. Большая часть производимого сегодня водорода производится из природного газа.Если водород производится из воды, то единственным побочным продуктом является чистая вода. Если ископаемое топливо используется в качестве первоначального источника водорода, будет больше побочных продуктов, таких как двуокись углерода. Когда водород производится из воды, электричество используется для расщепления молекулы воды. Если это электричество поступает из возобновляемого источника энергии, такого как энергия ветра или солнца, то полученный водород является возобновляемым топливом с нулевым уровнем выбросов.

Кислород обычно получают из воздуха, хотя он может быть получен непосредственно в виде чистого кислорода.

Как работает водородный топливный элемент?

Газообразный водород подается на анод топливного элемента. Анод покрыт платиной, которая действует как катализатор для расщепления водорода на протоны и электроны. Если цепь подключена между анодом и катодом, то электроны могут проходить по цепи и обеспечивать питанием любую нагрузку, которая подключена как часть цепи.

Реакция на аноде:

2H 2 → 4H + + 4e

Это пример реакции окисления.

Поток электронов через нагрузку представляет собой электрический ток, генерируемый топливным элементом.

Ионы водорода (протоны), образующиеся из водорода на аноде, проходят через электролит в топливном элементе к катоду. Кислород, подаваемый на катод, вступает в реакцию с этими ионами водорода и электронами, поступающими по внешнему контуру, с образованием воды и тепла, которые удаляются из топливного элемента.

Реакция на катоде:

O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O

Это пример реакции восстановления.

В топливном элементе PEM биполярные пластины расположены с обеих сторон элемента. Они помогают распределять газы, а также служат токосъемниками. Электролит содержится в мембране между анодом и катодом, которые зажаты между биполярными пластинами.Мембрана пропускает только протоны и называется протонообменной мембраной, или PEM. Для правильной работы мембрана должна быть влажной.

Типичный водородный топливный элемент вырабатывает от 0,5 В до 0,8 В на элемент. Для увеличения напряжения отдельные элементы могут быть соединены последовательно. Такое расположение называется стопкой топливных элементов. Площадь поперечного сечения топливного элемента влияет на его способность производить ток. Большая площадь означает больше мест реакции, и это позволяет генерировать больший ток.Ток, умноженный на напряжение, равен мощности. Таким образом, соединяя ячейки последовательно для создания напряжения и увеличивая площадь ячеек для увеличения тока, можно генерировать очень большое количество электроэнергии, достаточное для питания блока домов, больницы или транспортного средства, такого как автомобиль, автобус. , хоть подводная лодка или космическая капсула!

 

 

 

Нажмите на SEPUP Fuel Cell Simulation справа, чтобы запустить симуляцию в браузере.Adobe Flash требуется для доступа к этой симуляции. Если у вас возникли проблемы с доступом к нему, убедитесь, что на вашем компьютере установлена ​​последняя версия Flash. Все еще есть проблемы? Свяжитесь с нами по электронной почте.

 

 

Является ли водород источником энергии?

Водород не является источником энергии, в отличие от солнца, ветра, природного газа и нефти. На Земле нет естественных источников или резервуаров водорода. Водород можно извлекать из ископаемого топлива или производить с помощью процесса электролиза для разделения воды на водород и кислород.Оба эти процесса требуют энергии. Эта энергия может быть обеспечена за счет ископаемого топлива или возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия или ветер. Водород должен храниться в подходящем контейнере до тех пор, пока он не будет готов к использованию в топливном элементе для производства электроэнергии. В этом смысле водород — это способ хранения и транспортировки энергии, но не сам источник энергии.

Уже есть много известных типов устройств, производящих электричество, почему мы должны рассматривать еще один тип?

Каждое устройство имеет свои преимущества и недостатки, влияющие на его пригодность для использования в конкретном приложении или месте.Водородные топливные элементы обладают некоторыми уникальными характеристиками, которые делают их более подходящими для определенных целей, чем другие источники электроэнергии. Сам топливный элемент работает бесшумно, хотя оборудование, используемое для производства водорода и кислорода, может быть не таким тихим, в зависимости от типа используемого оборудования. Бесшумность делает топливные элементы особенно подходящими, когда они используются в местах, близких к людям. Также топливные элементы не выделяют загрязняющих веществ и токсинов, поэтому их можно использовать в закрытых помещениях, не оказывая негативного влияния на здоровье человека.Они также являются модульными, что означает, что они могут быть объединены друг с другом для выработки различной мощности по мере необходимости. Топливные элементы также очень эффективно преобразовывают химическую энергию в электрическую.

Топливные элементы могут предложить множество потенциальных преимуществ по сравнению с батареями. Аккумуляторы можно перезаряжать так же, как можно заправлять канистру с водородом, но емкость аккумуляторов уменьшается в течение многих циклов перезарядки. Контейнер для водорода и топливный элемент, напротив, со временем не портятся.Кроме того, когда батареи полностью заряжены, они постоянно «вытекают» из энергии, когда они не используются, в то время как контейнер с водородом не протекает и имеет более длительный срок хранения. Кроме того, контейнер для водорода обычно можно пополнить водородом из внешнего источника намного быстрее, чем полностью перезарядить батарею. Когда аккумуляторы используются в электромобиле, производительность автомобиля ухудшается по мере разряда аккумулятора. Напротив, производительность топливных элементов остается неизменной, пока в баке есть водородное топливо.

Безопасны ли водородные топливные элементы для людей и окружающей среды?

Водород очень горюч, как и бензин. Однако контейнеры, подходящие для хранения водорода, проходят множество строгих испытаний, чтобы убедиться, что они безопасны для населения. Водород состоит из очень маленьких легких молекул и намного менее плотный, чем воздух. Это означает, что утечка водорода имеет тенденцию очень быстро рассеиваться вверх в воздухе, в отличие от утечки бензина, которая скапливается под автомобилем и остается опасной до тех пор, пока не испарится.Те же меры предосторожности, которые люди соблюдают на заправочных станциях, должны соблюдаться и на водородных заправочных станциях, например, не курить и не пользоваться мобильным телефоном.

Единственными побочными продуктами объединения водорода и кислорода в топливном элементе являются вода и тепло, поэтому водородные топливные элементы не выделяют парниковых газов или других загрязнителей воздуха, как это делают двигатели, использующие ископаемое топливо. Однако для производства водорода необходимо использовать другой источник энергии. Если ископаемое топливо используется либо как источник водорода, либо как источник энергии для производства водорода, то чистый процесс производит парниковые газы.Если вода используется в качестве источника водорода, а процесс производства водорода осуществляется за счет возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия или ветер, то использование водородных топливных элементов является полностью чистым и устойчивым и не добавляет парниковых газов в атмосферу. .

Являются ли водородные топливные элементы новой идеей?

Сэр Уильям Гроув продемонстрировал концепцию топливного элемента в 1839 году. Однако только в 1932 году Фрэнсис Бэкон разработал первый успешный топливный элемент.В течение следующей четверти века был достигнут ограниченный прогресс. Темпы развития увеличились примерно в то время, когда НАСА начало исследовать технологию для использования в программах «Джемини», а затем и «Аполлон». Топливные элементы также используются на флоте космических челноков.

Можно ли использовать водородные топливные элементы для питания автомобиля?

Водородные топливные элементы можно использовать для питания любого устройства, использующего электричество. Таким образом, их можно использовать для питания транспортных средств, работающих от электричества.

В транспортном средстве, работающем от двигателя внутреннего сгорания, поток энергии выглядит следующим образом:

Химическая энергия → Тепловая энергия → Механическая энергия

В транспортном средстве, работающем от топливного элемента, поток энергии равен:

Химическая энергия → Электрическая энергия → Механическая энергия

Каков уровень эффективности водородного топливного элемента по сравнению с другими устройствами, производящими электричество?

Топливные элементы преобразуют химическую энергию непосредственно в электрическую.

Химическая энергия → Электрическая энергия

Сравните это с преобразованиями энергии, которые происходят, когда тепловой двигатель (например, газовый генератор) производит электричество:

Химическая энергия → Электрическая энергия → Механическая энергия → Электрическая энергия

Поскольку каждое преобразование энергии связано с некоторой потерей энергии, топливный элемент более эффективен при производстве электроэнергии, чем тепловой двигатель.

Топливные элементы

работают с эффективностью от 40 до 50%. Сравните это с электростанцией, работающей на ископаемом топливе, КПД которой обычно составляет 35%, и с двигателем внутреннего сгорания в большинстве транспортных средств, эффективность которого составляет от 15% до 20%.

Используются ли сегодня водородные топливные элементы?

Водородные топливные элементы сегодня можно найти в самых разных местах. Поскольку технология все еще находится в стадии разработки, большинство применений топливных элементов на сегодняшний день предназначалось для демонстрационных проектов.Приложения включали небольшие портативные устройства, такие как сотовые телефоны и портативные компьютеры, электромобили, от легковых автомобилей до автобусов, а также стационарные источники питания для офисных зданий, больниц и других крупных коммерческих и институциональных объектов. Они особенно полезны на крытых складах для питания вилочных погрузчиков, поскольку не выделяют вредных паров. Они также используются в удаленных местах, где доступ к обычному источнику питания ограничен или невозможен, например, на удаленных от сети домашних площадках и полевых метеостанциях.В настоящее время топливные элементы можно найти как над Землей (в космических челноках), так и под поверхностью океана (в некоторых из последних подводных лодок), и, вероятно, в будущем они будут использоваться шире.

 

Для общественности

Для студентов

Для учителей

Обновления

Бензиновый топливный элемент увеличит запас хода электромобиля

Разработав новые электролитные материалы и изменив конструкцию элемента, исследователи сделали топливный элемент намного более компактным.Он может производить в 10 раз больше энергии для своего размера, чем обычный, и может быть меньше бензинового двигателя при такой же мощности.

Исследователи также понизили температуру, при которой работает топливный элемент, на сотни градусов, что позволит им использовать более дешевые материалы. «Это огромная разница в стоимости», — говорит Эрик Ваксман, директор Центра энергетических исследований Университета Мэриленда, который руководил исследованием. Он говорит, что исследователи определили простые способы улучшить выходную мощность и еще больше снизить температуру, используя методы, которые уже показывают многообещающие результаты в лаборатории.Эти достижения могут привести к тому, что затраты станут конкурентоспособными по сравнению с бензиновыми двигателями. Ваксман говорит, что он находится на ранней стадии создания компании для коммерциализации технологии.

Топливные элементы

Ваксмана в настоящее время работают при температуре 650 ⁰C, и его цель — снизить температуру до 350 ⁰C для использования в автомобилях. Изолировать топливные элементы несложно, так как они маленькие — блок топливных элементов, достаточно большой для питания автомобиля, должен иметь длину стороны всего 10 сантиметров. Высокие температуры представляют собой более серьезную проблему, поскольку они требуют использования в устройстве дорогих термостойких материалов, а также потому, что нагрев элемента до рабочих температур занимает много времени.Снижая температуру, Wachsman может использовать более дешевые материалы и сократить время, необходимое для запуска элемента.

Даже с учетом этих достижений топливный элемент не включался мгновенно, а его включение и выключение при каждой короткой поездке в автомобиле приводило к сильному износу, что сокращало срок его службы. Вместо этого он будет работать в паре с аккумуляторной батареей, как двигатель внутреннего сгорания в Volt, говорит Ваксман. Тогда топливный элемент мог бы работать более стабильно, поддерживая заряд батареи без резких ускорений.

Исследователи добились своего результата в основном за счет модификации материала твердого электролита в сердцевине твердооксидного топливного элемента. В представленных на рынке топливных элементах, таких как элемент производства Bloom Energy, электролит должен быть достаточно густым, чтобы обеспечить структурную поддержку. Но толщина электролита ограничивает выработку энергии. В течение последних нескольких лет исследователи разрабатывали конструкции, которые не требуют электролита для поддержки элемента, поэтому они могут сделать электролит тоньше и достичь высокой выходной мощности при более низких температурах.Исследователи из Университета Мэриленда пошли еще дальше, разработав новые многослойные электролиты, которые еще больше увеличивают выходную мощность.

Работа является частью более масштабных усилий Министерства энергетики США, предпринимаемых в течение последнего десятилетия, направленных на практическое применение твердооксидных топливных элементов. Первыми плодами этих усилий, скорее всего, не станут топливные элементы в автомобилях — до сих пор Wachsman изготовила лишь относительно небольшие топливные элементы, и предстоит проделать значительную инженерную работу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.