emkosti. Oni
dolzhny provodit'sya cherez ravnomernye promezhutki vremeni. Polnyj
zaryad dostigaetsya pri dostatochno vysokom napryazhenii na
akkumulyatorah i ne mozhet byt' dostignut pri napryazhenii
postoyannogo podzaryada.
Svincovye akkumulyatory dolzhny ekspluatirovat'sya v rezhime
postoyannogo podzaryada i ne ostavat'sya dlitel'noe vremya
nezaryazhennymi, chtoby ne dopustit' tyazhelyh korrozionnyh
povrezhdenij.
V nikel'-kadmievyh akkumulyatorah prakticheski net problemy
s korroziej, poetomu batarei s takimi akkumulyatorami mogut
hranit'sya dlitel'noe vremya kak v zaryazhennom, tak i v
razryazhennom sostoyanii.
Stacionarnye svincovye akkumulyatory Vb i OPzS firmy VARTA
skonstruirovany takim obrazom, chto optimal'nyj srok sluzhby i
sostoyanie polnoj zaryazhennosti dostigaetsya pri ispol'zovanii
grafika IU pri podderzhivayushchem zaryadnom napryazhenii 2,23 V/el
(ris. p077).
Bolee vysokoe napryazhenie zaryada vedet k perezaryadu
akkumulyatorov i umen'sheniyu ih sroka sluzhby. Regulyarnyj
uravnitel'nyj zaryad dlya etih akkumulyatorov ne trebuetsya.
Tok postoyannogo podzaryada
Dlya postoyannoj gotovnosti k rabote svincovye akkumulyatory
dolzhny nahodit'sya pod napryazheniem postoyannogo podzaryada.
Napryazhenie postoyannogo podzaryada -- takaya velichina napryazheniya,
nepreryvno podderzhivaemaya na vyvodah akkumulyatora, pri kotoroj
protekanie toka kompensiruet process samorazryada akkumulyatora.
Neobhodimo uchityvat', chto tok postoyannogo podzaryada
zavisit ot:
napryazheniya postoyannogo podzaryada;
temperatury akkumulyatora.
Oba parametra izmenyayut silu toka postoyannogo podzaryada i,
tem samym, vliyayut na rashod vody posredstvom elektroliza.
1 Ach soobshchaemogo akkumulyatoru zaryada razlagaet 0,34 g
vody. Pri etom obrazuetsya:
0,42 l vodoroda;
0,22 l kisloroda.
V germetichnyh nikel'-kadmievyh akkumulyatorah gaz ne
vydelyaetsya.
Na ris. p075 pokazano, chto pri povyshenii napryazheniya
zakrytogo svincovogo akkumulyatora tol'ko na 200 mV tok
postoyannogo podzaryada uvelichivaetsya v 10 raz. Pri vozrastanii
napryazheniya na akkumulyatore tol'ko na 2,5%, chto sostavlyaet 50
mV, tok pochti udvaivaetsya. Uvelichenie napryazheniya na
akkumulyatorah uvelichivaet skorost' korrozii reshetok i, tem
samym, privodit k umen'sheniyu sroka sluzhby.
Tok postoyannogo podzaryada zavisit ot tipa akkumulyatora.
Pri postoyannom podzaryade s napryazheniem 2,23 V/el. i +20oS
znacheniya toka podzaryada na kazhdye 100 Ach akkumulyatorov
zakrytogo tipa sostavyat:
GroE -- 15 mA;
OPzS -- 20 mA;
Vb -- 25 mA.
Osobenno vazhno podderzhanie optimal'nogo napryazheniya
postoyannogo podzaryada dlya germetizirovannyh akkumulyatorov, v
kotoryh net izbytochnogo elektrolita i ne predstavlyaetsya
vozmozhnym dobavlyat' ego v processe ekspluatacii.
Vliyanie temperatury
Analogichnoe vliyanie, svyazannoe s uvelicheniem toka
podzaryada, okazyvaet i temperatura. Pri povyshenii temperatury
na 10oS udvaivaetsya tok postoyannogo podzaryada i, tem samym,
rashod vody.
S rostom temperatury uvelichivaetsya skorost' korrozionnyh
processov, chto sokrashchaet srok sluzhby akkumulyatornyh batarej.
Povyshenie temperatury akkumulyatora na 10oS udvaivaet
skorost' korrozionnyh processov i vdvoe sokrashchaet srok sluzhby.
Ot temperatury zavisit i otdavaemaya emkost', chto
illyustriruet ris. p076.
Rezhim razryada akkumulyatora
Pri vybore akkumulyatora neobhodimo uchityvat' to
obstoyatel'stvo, chto raznye tipy akkumulyatorov imeyut razlichnye
razryadnye harakteristiki. V zavisimosti ot skorosti razryada
otdavaemaya emkost' u raznyh tipov batarej izmenyaetsya ne
odinakovo. Ris. p086 pokazyvaet, chto pri toke 200 A trebuemaya
nominal'naya emkost' raznyh tipov akkumulyatornyh batarej
razlichna. Poetomu stoimost' batarei, sostoyashchej iz dorogih
akkumulyatorov (Vb), mozhet okazat'sya ne vyshe stoimosti batarei
vybrannoj dlya teh zhe uslovij, no sostoyashchej iz bolee deshevyh
akkumulyatorov (OPzS).
2.3. STACIONARNYE AKKUMULYATORY FIAMM
Stacionarnye akkumulyatory -- abstraktnye i zachastuyu
maloizvestnye sputniki budnichnoj zhizni. My ne zamechaem ih
prisutstviya na elektricheskih podstanciyah, v sistemah svyazi, v
ustrojstvah avtomatiki. Stacionarnye akkumulyatory prednaznacheny
dlya ekspluatacii na postoyannom meste ili v usloviyah,
isklyuchayushchih peremeshchenie mashin, v kotoryh oni ustanovleny.
Tradicionnye primeneniya vklyuchayut: istochniki besperebojnogo
pitaniya (UPS), protivopozharnye i ohrannye sistemy signalizacii,
komp'yutery i medicinskie pribory.
Vedushchie akkumulyatornye kompanii, takie, kak VARTA, Bosch,
FIAMM, Baren vypuskayut neobsluzhivaemye akkumulyatornye batarei.
Takie akkumulyatornye batarei mogut ekspluatirovat'sya na
peremeshchaemyh ustrojstvah.
Firma FIAMM zanimaet odno iz vedushchih mest v mire po
proizvodstvu akkumulyatorov. Znachitel'nyj obŽem proizvodstva
FIAMM-GS sostavlyayut germetizirovannye akkumulyatory s
sorbirovannym elektrolitom (AGM).
V pervom vypuske serii [8] Vy poznakomilis' s
avtomobil'nymi akkumulyatorami FIAMM. V etoj glave my
predstavlyaem stacionarnye akkumulyatory. Oni harakterizuyutsya
sokrashcheniem ekspluatacionnyh zatrat i perekryvayut diapazon
emkostej ot 0,5 do 8000 Ach, chto pozvolyaet udovletvorit'
trebovaniya lyubogo potrebitelya.
2.3.1. OBSHCHIE HARAKTERISTIKI
Udel'nye vesovye i obŽemnye harakteristiki -- naibolee
obshchie harakteristiki, otrazhayushchie tehnologicheskij uroven'
proizvodstva akkumulyatorov. Dlya stacionarnyh akkumulyatorov
FIAMM oni predstavleny na ris. p002.
Akkumulyatory tipov SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF, PMF otnosyatsya
k malouhodnym. Ih sleduet raspolagat' v special'nom pomeshchenii.
Vse oni osnashcheny ventilyami-probkami s keramicheskimi
iskrogasitelyami.
Naibolee udobnymi i bezopasnymi iz kislotnyh akkumulyatorov
yavlyayutsya neobsluzhivaemye germetizirovannye akkumulyatory VRLA
(Valve Regulated Lead Acid), vneshnij vid kotoryh pokazan na
ris. p004.
|lektrolit v etih akkumulyatorah nahoditsya v sorbirovannom
ili zheleobraznom sostoyanii. |to povyshaet nadezhnost'
akkumulyatorov, bezopasnost' ih ekspluatacii i transportirovki.
Svincovym akkumulyatoram prisushcha unikal'naya osobennost' --
sposobnost' vydelyat' vodorod pri perenapryazheniyah i kislorod,
kogda napryazhenie svincovoj batarei priblizhaetsya k znacheniyu,
svojstvennomu polnomu zaryadu. Pri etom proishodit sushchestvennyj
podŽem napryazheniya neobhodimyj dlya prohozhdeniya zaryazhayushchego toka
cherez elektrolit. Esli napryazhenie, obuslovlivayushchee prohozhdenie
zaryadnogo toka, fiksirovano i dostatochno vysoko dlya zaryada
elektrodov, no ne nastol'ko, chtoby vyzvat' vydelenie gaza,
napryazhenie elementa budet rasti do teh por, poka ne stanet
ravnym napryazheniyu zaryazhayushchego istochnika.
V germetizirovannyh akkumulyatorah realizovana rekombinaciya
gazov, vydelyayushchihsya pri zaryade-razryade. Poetomu
ekspluatacionnye rashody na soderzhanie etih tipov batarej
men'she, v sravnenii s obsluzhivaemymi.
|lektrolit skonstruirovan tak, chto generaciya kisloroda v
processe zaryada kompensiruetsya drugimi himicheskimi reakciyami
podderzhivayushchimi usloviya ravnovesiya, v kotoryh batareya mozhet
dlitel'no rabotat' bez poter' vody. |to principial'no vazhno dlya
germetizirovannyh akkumulyatorov.
Germetizirovannye akkumulyatory: SMG, SLA, UPS, FG po
stepeni vozdejstviya na apparaturu i lyudej otlichayutsya ot svoih
predshestvennikov tem, chto oni mogut nahodit'sya v pomeshchenii s
estestvennoj ventilyaciej. Dlya nih ne trebuetsya otdel'nogo
pomeshcheniya. Oni osnashcheny iskrogasyashchim klapanom isklyuchayushchim
raspylenie elektrolita i vosplameneniya gremuchej smesi. Soglasno
DIN 43 539 pri vozrastanii davleniya vyshe 30 kPa klapan
akkumulyatora sbrasyvaet izbytochnoe davlenie gaza.
2.3.2. KONSTRUKCIYA
V sovremennyh stacionarnyh akkumulyatorah primenyayutsya
tol'ko pastirovannye elektrody. Oni mogut byt' reshetchatymi,
korobchatymi i pancirnymi.
V reshetchatyh elektrodah aktivnaya massa uderzhivaetsya v
reshetke iz svincovo-sur'myanogo ili svincovo-kal'cievogo splava
(sm. ris. p003) tolshchinoj 1...4 mm.
V korobchatyh plastinah reshetki s aktivnoj massoj
zakryvayutsya s dvuh storon perforirovannymi svincovymi listami.
V korobchatyh plastinah akkumulyatorov SD i SDH splav Sb-Pb
legiruetsya selenom.
Pancirnye plastiny (ris. p005) sostoyat iz
svincovo-sur'myanyh shtyrej, kotorye pomeshchayutsya vnutri
perforirovannyh trubok zapolnennyh aktivirovannoj massoj.
Ispol'zovanie korobchatyh i pancirnyh plastin pozvolyaet
izgotavlivat' akkumulyatory bol'shoj emkosti s malym vnutrennim
soprotivleniem.
Dlya otricatel'nyh elektrodov ispol'zuyutsya reshetchatye i
korobchatye plastiny, dlya polozhitel'nyh -- poverhnostnye,
reshetchatye i pancirnye. V kachestve separatorov primenyayut
mikroporistye plastiny iz vulkanizirovannogo kauchuka (mipor),
polivinilhlorida (miplast) i steklovolokna.
Tradicionno, dlya uvelicheniya prochnosti, plastiny vypolnyayut
iz splava svinca i sur'my. V sovremennyh modelyah ispol'zuyut
splav svinca i kal'ciya, a takzhe svinca, sur'my i selena.
Primenenie sur'my privodit k tomu, chto elektroliz vody
nachinaetsya uzhe pri sravnitel'no nizkih napryazheniyah. |to, v svoyu
ochered', obuslovlivaet poteri vody. Prisutstvie sur'my takzhe
vyzyvaet obrazovanie dendritov v materiale plastin. Poetomu,
esli ne prinimat' dopolnitel'nyh mer, takie plastiny sil'nee
podverzheny korrozii i mehanicheskomu razrusheniyu. Ispol'zovanie
selena v korobchatyh plastinah SD i SDH pozvolyaet predotvratit'
sur'myanoe otravlenie akkumulyatorov.
Splav svinca i kal'ciya pozvolyaet izgotavlivat' bolee
legkie i prochnye plastiny. Zdes' elektroliz vody nachinaetsya pri
bolee vysokih napryazheniyah. Kristally, obrazuyushchiesya v plastinah
soderzhashchih kal'cij -- melkie i odnorodnye, a ih rost ogranichen.
Vo mnogih modelyah stacionarnyh akkumulyatorov FIAMM kazhdaya
plastina otdelyaetsya dvojnymi separatorami ili upakovana v
mikroporistyj konvert-separator. V perevodnyh instrukciyah i
prospektah k akkumulyatoram chasto vstrechaetsya utverzhdenie o tom,
chto konverty-separatory vypolneny iz polietilena. |to
zabluzhdenie ili oshibka perevoda. Iz polietilena (s radiacionno
privitoj akrilovoj kislotoj) izgotavlivayut membrany [5].
Konverty vypolnyayut iz poristogo miplasta. On inerten po
otnosheniyu k elektrolitu.
Konvert-separator ne tol'ko povyshaet stojkost' plastin k
vibraciyam i udaram, no i predotvrashchaet odnu iz osnovnyh prichin
vyhoda iz stroya batarej -- igloobraznoe razrastanie aktivnoj
massy, vedushchee k zamykaniyu plastin vnutri akkumulyatora.
Plastiny, raspolozhennye v konvertah-separatorah mogut
raspolagat'sya znachitel'no blizhe drug k drugu. Pri etom
izmenyayutsya udel'nye harakteristiki akkumulyatora, v chastnosti,
povyshaetsya nominal'naya emkost'. Konverty-separatory primeneny v
sleduyushchih modelyah akkumulyatorov: SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF.
Separatory iz steklovolokna izgotavlivayutsya v vide cinovok
i ispol'zuyutsya sovmestno s poristymi separatorami PVC. Dvojnye
separatory primeneny v modelyah: SMZA, SMF, SMBF.
Malouhodnye i germetizirovannye akkumulyatory dostavlyayut
men'she hlopot svoim hozyaevam. |to ne oznachaet, chto obsluzhivanie
voobshche isklyuchaetsya. V lyubom sluchae neobhodim kontrol' za
sostoyaniem akkumulyatornyh batarej. No esli oni ispol'zuyutsya v
ustrojstvah s avtomaticheskim kontrolem stepeni zaryada (sm. gl.
3), to ne dostavlyayut nikakih hlopot.
Pri vybore akkumulyatora dlya stacionarnyh uslovij raboty
potrebitelyu sleduet rukovodstvovat'sya harakteristikami,
privedennymi v tabl. t001 i vybirat' akkumulyatory v
sootvetstvii s usloviyami ekspluatacii. Sleduet pomnit', chto
priobretenie akkumulyatorov tipov SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF, PMF
povlechet dopolnitel'nye zatraty na obsluzhivanie. Esli u vas
est' pomeshchenie, oborudovannoe dlya razmeshcheniya obsluzhivaemyh
akkumulyatorov, to ego sleduet ispol'zovat' po naznacheniyu.
Vybrannyj akkumulyator dolzhen sootvetstvovat' rezhimu
ekspluatacii. V akkumulyatorah nahodyashchihsya v ekspluatacii
nepreryvno povtoryaetsya zamknutyj cikl elektrohimicheskih
preobrazovanij. Period zaryada-razryada akkumulyatora nazyvayut
ciklom. S kazhdym ciklom akkumulyatory iznashivayutsya.
Dolgovechnost' akkumulyatora ocenivayut kolichestvom ciklov
zaryada-razryada.
2.3.3. REZHIMY RABOTY
Razlichayut tri rezhima raboty uchityvayushchih osobennosti
zaryadno-razryadnyh processov akkumulyatora:
bufernyj;
ciklicheskij;
smeshannyj.
Esli periody razryada neprodolzhitel'ny, v sravnenii s
periodami zaryada, takoj rezhim raboty akkumulyatora nazyvaetsya
bufernym. V etom rezhime akkumulyator postoyanno podzaryazhaetsya.
Ciklicheskij rezhim raboty harakterizuetsya dlitel'nymi
periodami zaryad-razryad-zaryad. Polnyj ciklicheskij rezhim na
praktike ispol'zuetsya redko, naprimer, pri kontrol'nyh
zaryadno-razryadnyh ciklah akkumulyatorov. V etom sluchae
akkumulyator polnost'yu zaryazhaetsya, a zatem razryazhaetsya do
minimal'no dopustimogo napryazheniya i snova zaryazhaetsya. Takim
obrazom, opredelyayut dostupnuyu emkost' akkumulyatora.
Pod dostupnoj emkost'yu sleduet ponimat' maksimal'noe
kolichestvo elektrichestva v kulonah (amper chasah (1 Ach = 3600
Kl)), kotoroe akkumulyator otdaet pri razryade do vybrannogo
konechnogo napryazheniya. Minimal'noe konechnoe napryazhenie razryada
batarei ogovarivaetsya izgotovitelem. Ne rekomenduetsya
ispol'zovat' rezhim bolee glubokogo, a takzhe myagkogo razryada,
kotorye snizhayut prodolzhitel'nost' ciklicheskogo sroka sluzhby
akkumulyatora.
Dostupnaya emkost' posle vvoda v ekspluataciyu
uvelichivaetsya, a zatem, s uvelicheniem chisla ciklov, umen'shaetsya
(ris. p006). Pervonachal'noe uvelichenie emkosti svyazano s
aktivaciej plastin pri vvode akkumulyatorov v ekspluataciyu.
Kolichestvo ciklov raboty zavisit ot stepeni razryada
akkumulyatora. CHem men'she glubina razryada akkumulyatora, tem
bol'shee kolichestvo ciklov on prosluzhit.
Schitaetsya, chto akkumulyator otrabotal svoj srok sluzhby,
esli dostupnaya emkost' padaet do 80% ukazannoj pervonachal'noj
emkosti. V etom sluchae 30% glubina razryada sootvetstvuet
maksimal'nomu ciklicheskomu sroku sluzhby akkumulyatora [8].
Zaryadnye i razryadnye harakteristiki akkumulyatora izmenyayut
v zavisimosti ot rezhima raboty. Napryazhenie zaryada pri
ciklicheskom rezhime vyshe, chem dlya bufernogo (ris. p008).
Izgotoviteli ogovarivayut predpochtitel'nye rezhimy ekspluatacii
batarej. V sluchae esli izgotovitel' privodit parametry odnogo
rezhima -- eto dlya bufernogo.
Tehnika zaryada
Soglasno rekomendacij izgotovitelya zaryad vseh tipov
akkumulyatorov FIAMM mozhet osushchestvlyat'sya v rezhime plavayushchego i
kompensacionnogo zaryada.
Rezhim plavayushchego zaryada akkumulyatora obespechivaetsya, esli
k nemu prilozhen potencial prevyshayushchij ego rabochee napryazhenie.
Tok zaryada proporcionalen raznosti prilozhennogo napryazheniya i
napryazheniya holostogo hoda akkumulyatora. Napryazhenie akkumulyatora
vozrastaet po mere zaryada do teh por, poka ne nachinaetsya
elektroliz. Odnovremenno s etim umen'shaetsya effektivnost'
zaryada, a napryazhenie na zazhimah akkumulyatora uvelichivaetsya po
mere umen'sheniya skorosti zaryada. Pri takom sposobe zaryada
udaetsya zapasti do 90% dostupnoj emkosti. Napryazhenie zaryada dlya
stacionarnyh akkumulyatorov ukazano v tabl. t002.
Sleduet obratit' vnimanie na tot fakt, chto malouhodnye
akkumulyatory mogut postavlyat'sya s elektrolitom plotnost'yu 1,21
i 1,25 g/sm3, po trebovaniyu zakazchika, v zavisimosti ot
klimaticheskih uslovij ekspluatacii. Pri etom zaryadnoe
napryazhenie vyshe dlya akkumulyatorov s elektrolitom bolee vysokoj
plotnosti.
Posle polnogo zaryada akkumulyatora dal'nejshee prodolzhenie
zaryada vyzyvaet vydelenie gazov (proishodit "perezaryad"). V
obsluzhivaemyh akkumulyatorah FIAMM v processe perezaryada
raspylenie elektrolita ogranicheno konstrukciej ventilej.
Rezhim kompensacionnogo zaryada (IU) dlya yacheek SD, SDH,
SMZA, SMF, SMBF -- pozvolyaet zaryadit' akkumulyator na 100% v dva
etapa. Snachala batareyu zaryazhayut bol'shim tokom, ravnym 15%
emkosti batarei pri desyatichasovom zaryade do napryazheniya 2,3 V.
Zatem dozaryazhayut tokom, ravnym 5% emkosti pri desyatichasovom
zaryade do napryazheniya 2,4 V. Svincovye akkumulyatory dolzhny
ekspluatirovat'sya v rezhime postoyannogo podzaryada i ne
ostavat'sya dlitel'noe vremya nezaryazhennymi, chtoby ne dopustit'
korrozionnyh povrezhdenij plastin.
Pri izmenyayushchejsya temperature zaryadnoe napryazhenie sleduet
korrektirovat' v sootvetstvii s popravochnymi koefficientami ili
grafikami izgotovitelya. Harakternaya krivaya zavisimosti
napryazheniya batarej ot temperatury privedena na ris. p007. Pri
etom napryazhenie zaryada mozhet izmenyat'sya v predelah, ukazannyh v
tabl. t002.
Maksimal'nyj tok zaryada germetizirovannyh akkumulyatorov
SMG, SLA, UPS dlya rezhima plavayushchego i kompensacionnogo zaryada
proizvoditel' ogranichivaet do 0,25% emkosti. Pri plavayushchem
zaryade germetizirovannye batarei zaryazhayut do napryazheniya 2,23
V/yachejku, pri kompensacionnom -- do 2,4 V/yachejku.
Izgotovitel' ne rekomenduet zloupotreblyat' rezhimom
bystrogo kompensacionnogo zaryada dlya vseh tipov akkumulyatorov.
Tipichnye krivye zaryada dlya akkumulyatorov FIAMM pokazany na ris.
p008. Pri zaryadnom napryazhenii bol'shem 2,3 V sleduet
ogranichivat' tok zaryada do znacheniya, ukazannogo v tabl. t002.
Tehnika razryada
Dostupnaya emkost' akkumulyatorov nechuvstvitel'na k razryadam
so skorost'yu nizhe S/10. Pri bolee intensivnyh razryadah emkost'
umen'shaetsya po mere uvelicheniya skorosti razryada. Izgotovitelyu
dostatochno privesti otnositel'no ogranichennoe chislo tipichnyh
krivyh razryada. Pri rabote akkumulyatora dostupnaya emkost'
opredelyaetsya skorost'yu razryada. Tipichnaya zavisimost'
procentnogo sootnosheniya emkosti ot maksimal'nogo toka razryada
akkumulyatorov FIAMM predstavlena na ris. p093.
Pri razomknutoj bataree otdavaemaya moshchnost' ravna nulyu,
poskol'ku tok raven nulyu. Esli batareya zamknuta nakorotko, to
otdavaemaya moshchnost' snova ravna nulyu, tak kak napryazhenie blizko
k nulyu, hotya tok mozhet byt' ochen' bol'shim. Srednee napryazhenie
zavisit ot otbiraemogo toka, no linejnoj zavisimosti mezhdu
etimi velichinami net. Dlya himicheskih istochnikov toka
zavisimost' vremeni razryada ot moshchnosti pokazana na ris. p094.
Iz grafika vidno, chto maksimal'naya otdavaemaya moshchnost' imeet
mesto pri ravenstve soprotivleniya nagruzki vnutrennemu
soprotivleniyu batarei.
Predel'naya emkost' akkumulyatornyh batarej dostigaetsya pri
normal'noj temperature (20oS), malyh skorostyah razryada i nizkih
napryazheniyah otsechki. Podvizhnost' ionov i skorost' ih
vzaimodejstviya s elektrodami umen'shayutsya po mere snizheniya
temperatury. Bol'shinstvo batarej s elektrolitami na vodnoj
osnove umen'shayut otdavaemuyu energiyu v sravnenii s toj, kotoruyu
oni mogut otdat' pri normal'noj temperature. Esli elektrolit
zamerzaet, to podvizhnost' ionov mozhet upast' do takoj stepeni,
chto batareya perestanet rabotat'.
Pri razryade batarei v usloviyah nizkih temperatur
uvelichivaetsya ee vnutrennee soprotivlenie, chto privodit k
vydeleniyu dopolnitel'nogo tepla. Ono v nekotoroj stepeni
kompensiruet ponizhenie temperatury okruzhayushchej sredy. V takih
usloviyah rabotosposobnost' batarei opredelyaetsya ee konstrukciej
i usloviyami razryada.
2.4. AKKUMULYATORY HAWKER BATTERIES GROUP
Nesmotrya na to, chto svincovyj akkumulyator izvesten bolee
sta let, prodolzhayutsya raboty po ego usovershenstvovaniyu.
V akkumulyatorah proishodit gazovydelenie. Nekotoroe
snizhenie gazovydeleniya v okruzhayushchee prostranstvo dostigaetsya
pri ispol'zovanii special'nyh probok s kataliticheskimi
nasadkami. Uvenchalas' uspehom popytka sozdaniya
germetizirovannyh akkumulyatorov, v kotoryh ispol'zuetsya
rekombinaciya gazov po kislorodnomu ciklu.
V 1982 firma Chloride Industrial Batteries (Chloride
Industrial Batteries Ltd odin iz izgotovitelej akkumulyatornyh
batarej. Firma -- chlen mezhdunarodnoj gruppy Hawker Batteries
Group (sm. ris. 2.1). Proizvodstvo raspolozheno v Manchestere
(Velikobritaniya). Distrib'yutor na ukrainskom rynke -- firma
Selkom (sm. str. 106)) nachala proizvodstvo novogo pokoleniya
germetizirovannyh batarej. Ih pervym otlichitel'nym priznakom
yavlyaetsya rekombinaciya gazov pri zaryade akkumulyatora. Vtorym --
izgotovlenie setki plastin iz chistogo svinca. Akkumulyatory
Chloride ispol'zuyutsya dlya pitaniya avtonomnyh ustrojstv
telekommunikacij, v aviacii, v istochnikah besperebojnogo
pitaniya. Udel'nye vesovye harakteristiki akkumulyatorov Chloride
Industrial Batteries otobrazheny na diagramme ris. p043.
2.4.1. AKKUMULYATORY SERII POWERSAFE
Akkumulyatory Powersafe -- germetizirovannye akkumulyatory v
monoblochnom ispolnenii. Vypuskayutsya v diapazone emkostej ot 19
do 1689 Ach. Akkumulyatory mogut soedinyat'sya v batarei
posledovatel'no do 200 yacheek.
Polozhitel'nye plastiny vypolneny iz splava
svinec-kal'cij-olovo. V batareyah serii Powersafe osushchestvlena
95% rekombinaciya gazov. V nih ispol'zuyutsya ionoobmennye
membrany-separatory osushchestvlyayushchie transportirovku ionov
kisloroda ot polozhitel'noj plastiny k otricatel'noj.
Tak kak skorost' gazovydeleniya pri zaryade na polozhitel'nom
i otricatel'nom elektrodah ne odinakova ispol'zuetsya tot fakt,
chto kislorod vydelyaetsya na polozhitel'nom elektrode prezhde, chem
na otricatel'noj vydelyaetsya vodorod. V to zhe vremya neobhodimo
otvesti kislorod s cel'yu predotvrashcheniya okisleniya polozhitel'noj
plastiny akkumulyatora. Ispol'zovanie splava
svinec-kal'cij-olovo pozvolilo uvelichit' napryazhenie elektroliza
vody na poslednej stadii zaryada akkumulyatora.
Ionoobmennaya membrana-separator yavlyaetsya napravlennym
provodnikom ionov kisloroda ot polozhitel'noj plastiny k
otricatel'noj. Membrana-separator imeet preimushchestvenno
gorizontal'nye pory. Na otricatel'nom elektrode proishodit
reakciya soedineniya kisloroda s vodorodom s obrazovaniem vody
(ris. p041):
2e-- + 2H + 1/2 O2 = H2O.
Takim obrazom, pri ekspluatacii akkumulyatorov Powersafe
vydelyayushchiesya gazy rekombiniruyut s obrazovaniem vody.
Diapazon napryazhenij dlya kazhdoj yachejki batarei Powersafe
sostavlyaet 2,27...2,29 V pri temperature 20oS. Minimal'noe
napryazhenie razryada -- 1,63 V.
Proizvoditel' preduprezhdaet, chto razryazhennye do napryazheniya
1,6 V batarei sleduet nachat' zaryazhat' v techenie dvuh minut.
Vozmozhno priobretenie akkumulyatorov so vstroennoj zashchitoj ot
glubokogo razryada, odnako, primenyayutsya oni isklyuchitel'no redko.
Pri izmenenii temperatury zaryad i podzaryad akkumulyatora
sleduet osushchestvlyat' s uchetom temperaturnyh koefficientov,
privedennyh v tabl. t024. Napryazhenie zaryada opredelyaetsya
umnozheniem nominal'nogo napryazheniya zaryada na velichinu
temperaturnogo koefficienta. Sleduet obratit' vnimanie na
otlichie koefficientov dlya razlichnoj skorosti zaryada.
Maksimal'nyj zaryadnyj tok batarej na protyazhenii vsego vremeni
zaryada ne dolzhen prevyshat' 10% nominal'noj emkosti dlya rezhima
trehchasovogo razryada.
V tabl. P2 prilozheniya predstavleny tehnicheskie
harakteristiki akkumulyatorov Powersafe. V tablice predstavleny
4 tipa akkumulyatorov.
Optimal'nye zaryadnye harakteristiki akkumulyatora Powersafe
privedeny na ris. p038 i ris. p039. Na grafike (ris. p038)
pokazana zavisimost' zaryadnogo toka ot vremeni zaryada batarej,
a na ris. p039 -- tipichnoe vremya zaryada v zavisimosti ot
stepeni razryada.
Kontrol' stepeni zaryada germetizirovannyh akkumulyatorov ne
mozhet osushchestvlyat'sya po plotnosti elektrolita. Dlya
akkumulyatorov Powersafe izgotovitel' privodit zavisimost'
napryazheniya yachejki i stepeni ee zaryada (ris. p040).
2.4.2. AKKUMULYATORY "PURE LEAD TECHNOLOGY"
Pod nadezhnost'yu akkumulyatora ponimayut ego sposobnost'
sohranyat' ogovorennye izgotovitelem harakteristiki pri
ekspluatacii v techenie zadannogo vremeni v zadannyh usloviyah.
Dlya akkumulyatorov harakteren bol'shoj razbros parametrov
svyazannyh s tehnologiej izgotovleniya, v chastnosti, s kolebaniem
svojstv ishodnogo syr'ya. Poetomu akkumulyatory chasto imeyut
izbytochnyj zapas aktivnyh veshchestv.
Sushchestvuet ryad faktorov, kotorye ogranichivayut dostizhenie
vysokoj stepeni nadezhnosti batarej:
sil'noe vliyanie neznachitel'nyh primesej na svojstva
aktivnyh mass;
bol'shoe kolichestvo tehnologicheskih stadij;
ispol'zovanie shirokogo assortimenta materialov.
Povyshenie nadezhnosti svyazano, v pervuyu ochered', s
tshchatel'nym vhodnym kontrolem vsego postupayushchego syr'ya i
ispol'zuemyh materialov.
Akkumulyatory Chloride Industrial Batteries vypolneny po
tehnologii Pure Lead Technology (PLT). K nim otnosyatsya batarei
sleduyushchih tipov:
CYCLON;
MONOBLOC;
GENESIS;
SBS.
Osnova tehnologii PLT -- uvelichenie koefficienta
ispol'zovaniya elementov konstrukcii i aktivnyh mass elektrodov.
Obychnaya konstrukciya akkumulyatora obespechivaet ih vysokuyu
nadezhnost' za schet izbytochnosti aktivnoj massy elektrodov,
elektrolita i tokovedushchih elementov. V nih izbytok reagentov i
elektrolita sostavlyaet 75...85% ot teoreticheski neobhodimyh
[5].
CHistye svincovye reshetki plastin vpervye byli primeneny
korporaciej Gates v 1973 g. (teper' Inc Hawker Energy
Products.). Osnovnoj osobennost'yu tehnologii yavlyaetsya chistota
materialov i ispol'zovanie bolee tonkih plastin iz chistogo
svinca bez snizheniya resursa akkumulyatora. Plastiny
izgotavlivayutsya shtampovkoj s posleduyushchim prokatyvaniem. Pri
prokatyvanii proishodit uplotnenie svinca, zakrytie por i, kak
sledstvie, vysokaya korrozionnaya stojkost' reshetok plastin.
V sravnenii s akkumulyatorami drugih proizvoditelej
vpechatlyaet temperaturnyj diapazon raboty (sm. tabl. t025).
Pervonachal'no byli razrabotany akkumulyatory tipa SBS,
kotorye poyavilis' v nachale 1980 goda. Oni ispol'zovalis' v
aviacii i apparature svyazi. V 1989 godu nachali vypuskat'sya
batarei serij Cyclon Monobloc i Genesis.
Plastiny v etih akkumulyatorah izgotovleny iz splava olova
i svinca.
SBS -- batarei dlya shirokogo primeneniya perekryvayushchie
diapazon emkostej ot 7 do 350 Ach. Vysokaya plotnost' energii
dostignuta primeneniem tonkih namaznyh plastin, ionoobmennyh
separatorov i sorbirovannogo elektrolita. Otlichitel'noj
osobennost'yu SBS batarej yavlyaetsya vozmozhnost' bystrogo
perezaryada, t.k. 99% gazov rekombiniruet pri zaryade.
Oni terpimy k glubokomu razryadu i mogut rabotat' v
ciklicheskom i bufernom rezhimah. Osobennost' konstrukcii
pozvolyaet ispol'zovat' akkumulyatory v shirokom diapazone
temperatur. Verhnij predel podnimaetsya do 60oS pri
ispol'zovanii dopolnitel'nogo stal'nogo kozhuha.
Konstrukciya akkumulyatorov Cyclon i Monobloc analogichna
akkumulyatoram Plante (ris. p042). Ih otlichitel'noj osobennost'yu
yavlyaetsya spiral'noe raspolozhenie namaznyh plastin. Oni
ustojchivo rabotayut v ciklicheskom rezhime. Monobloc soderzhit v
odnom korpuse neskol'ko banok, otkuda i proizoshlo nazvanie
akkumulyatora. Konstrukciya Genesis -- takzhe monoblochnaya.
Tehnicheskie harakteristiki akkumulyatorov Genesis privedeny v
tabl. P1 prilozheniya.
Batarei ot Chloride Industrial Batteries v shirokom
assortimente ispol'zuyutsya:
v apparature svyazi;
v aviacii;
v vychislitel'noj tehnike;
v transportnyh sredstvah;
v medicinskom oborudovanii;
v avtonomnyh vozobnovlyaemyh istochnikah energii.
Akkumulyatory Cyclon i Monobloc perekryvayut diapazon malyh
emkostej i prednaznacheny, v osnovnom, dlya malomoshchnyh perenosnyh
ustrojstv. Oni horosho rabotayut v ciklicheskom rezhime i
neprihotlivy.
Akkumulyatory Cyclon krome cilindricheskogo ispolneniya mogut
izgotavlivat'sya v zadannyh formah i gabaritah dlya
malogabaritnoj apparatury pod zakaz. |ffektivnost' rekombinacii
gazov v nih sostavlyaet 99,7%. Rabochee polozhenie proizvol'noe.
Klapan izbytochnogo davleniya predohranyaet batareyu ot vzryva i
srabatyvaet pri davlenii 50 MPa.
2.5. TOPLIVNYE |LEMENTY
Toplivnye elementy osushchestvlyayut pryamoe prevrashchenie energii
topliva v elektrichestvo minuya maloeffektivnye, idushchie s
bol'shimi poteryami, processy goreniya. |to elektrohimicheskoe
ustrojstvo v rezul'tate vysokoeffektivnogo "holodnogo" goreniya
topliva neposredstvenno vyrabatyvaet elektroenergiyu.
Biohimiki ustanovili, chto biologicheskij
vodorodno-kislorodnyj toplivnyj element "vmontirovan" v kazhduyu
zhivuyu kletku [9].
Istochnikom vodoroda v organizme sluzhit pishcha -- zhiry, belki
i uglevody. V zheludke, kishechnike, kletkah ona v
konechnoladyvaetsya do monomerov, kotorye, v svoyu ochered', posle
ryada himicheskih prevrashchenij dayut vodorod, prisoedinennyj k
molekule-nositelyu.
Kislorod iz vozduha popadaet v krov' cherez legkie,
soedinyaetsya s gemoglobinom i raznositsya po vsem tkanyam. Process
soedineniya vodoroda s kislorodom sostavlyaet osnovu
bioenergetiki organizma. Zdes', v myagkih usloviyah (komnatnaya
temperatura, normal'noe davlenie, vodnaya sreda), himicheskaya
energiya s vysokim KPD preobrazuetsya v teplovuyu, mehanicheskuyu
(dvizhenie myshc), elektrichestvo (elektricheskij skat), svet
(nasekomye izluchayushchie svet).
CHelovek v kotoryj raz povtoril sozdannoe prirodoj
ustrojstvo polucheniya energii. V to zhe vremya etot fakt govorit o
perspektivnosti napravleniya. Vse processy v prirode ochen'
racional'ny, poetomu shagi po real'nomu ispol'zovaniyu T| vselyayut
nadezhdu na energeticheskoe budushchee.
Otkrytie v 1838 godu vodorodno-kislorodnogo toplivnogo
elementa prinadlezhit anglijskomu uchenomu U. Grovu. Issleduya
razlozhenie vody na vodorod i kislorod on obnaruzhil pobochnyj
effekt -- elektrolizer vyrabatyval elektricheskij tok.
CHto gorit v toplivnom elemente?
Iskopaemoe toplivo (ugol', gaz i neft') sostoit v osnovnom
iz ugleroda. Pri szhiganii atomy topliva teryayut elektrony, a
atomy kisloroda vozduha priobretayut ih. Tak v processe
okisleniya atomy ugleroda i kisloroda soedinyayutsya v produkty
goreniya -- molekuly uglekislogo gaza. |tot process idet
energichno: atomy i molekuly veshchestv, uchastvuyushchih v gorenii,
priobretayut bol'shie skorosti, a eto privodit k povysheniyu ih
temperatury. Oni nachinayut ispuskat' svet -- poyavlyaetsya plamya.
Himicheskaya reakciya szhiganiya ugleroda imeet vid:
C + O2 = CO2 + teplo.
V processe goreniya himicheskaya energiya perehodit v teplovuyu
energiyu blagodarya obmenu elektronami mezhdu atomami topliva i
okislitelya. |tot obmen proishodit haoticheski.
Gorenie -- obmen elektronov mezhdu atomami, a elektricheskij
tok -- napravlennoe dvizhenie elektronov. Esli v processe
himicheskoj reakcii zastavit' elektrony sovershat' rabotu, to
temperatura processa goreniya budet ponizhat'sya. V T| elektrony
otbirayutsya u reagiruyushchih veshchestv na odnom elektrode, otdayut
svoyu energiyu v vide elektricheskogo toka i prisoedinyayutsya k
reagiruyushchim veshchestvam na drugom.
Osnova lyubogo HIT -- dva elektroda soedinennye
elektrolitom. T| sostoit iz anoda, katoda i elektrolita (sm.
ris. p087) [10]. Na anode okislyaetsya, t.e. otdaet elektrony,
vosstanovitel' (toplivo CO ili H2), svobodnye elektrony s anoda
postupayut vo vneshnyuyu cep', a polozhitel'nye iony uderzhivayutsya na
granice anod-elektrolit (CO+, H+). S drugogo konca cepi
elektrony podhodyat k katodu, na kotorom idet reakciya
vosstanovleniya (prisoedinenie elektronov okislitelem O2--).
Zatem iony okislitelya perenosyatsya elektrolitom k katodu.
V T| vmeste svedeny vmeste tri fazy fiziko-himicheskoj
sistemy:
gaz (toplivo, okislitel');
elektrolit (provodnik ionov);
metallicheskij elektrod (provodnik elektronov).
V T| proishodit preobrazovanie energii
okislitel'no-vosstanovitel'noj reakcii v elektricheskuyu, prichem,
processy okisleniya i vosstanovleniya prostranstvenno razdeleny
elektrolitom. |lektrody i elektrolit v reakcii ne uchastvuyut, no
v real'nyh konstrukciyah so vremenem zagryaznyayutsya primesyami
topliva. |lektrohimicheskoe gorenie mozhet idti pri nevysokih
temperaturah i prakticheski bez poter'. Na ris. p087 pokazana
situaciya v kotoroj v T| postupaet smes' gazov (CO i H2), t.e. v
nem mozhno szhigat' gazoobraznoe toplivo (sm. gl. 1). Takim
obrazom, T| okazyvaetsya "vseyadnym".
Uslozhnyaet ispol'zovanie T| to, chto dlya nih toplivo
neobhodimo "gotovit'". Dlya T| poluchayut vodorod putem konversii
organicheskogo topliva ili gazifikacii uglya. Poetomu strukturnaya
shema elektrostancii na T|, pokazannaya na ris. p088, krome
batarej T|, preobrazovatelya postoyannogo toka v peremennyj (sm
gl. 3.6) i vspomogatel'nogo oborudovaniya vklyuchaet blok
polucheniya vodoroda.
Dva napravleniya razvitiya T|
Sushchestvuyut dve sfery primeneniya T|: avtonomnaya i bol'shaya
energetika.
Dlya avtonomnogo ispol'zovaniya osnovnymi yavlyayutsya udel'nye
harakteristiki i udobstvo ekspluatacii. Stoimost'
vyrabatyvaemoj energii ne yavlyaetsya osnovnym pokazatelem.
Dlya bol'shoj energetiki reshayushchim faktorom yavlyaetsya
ekonomichnost'. Krome togo, ustanovki dolzhny byt' dolgovechnymi,
ne soderzhat' dorogih materialov i ispol'zovat' prirodnoe
toplivo pri minimal'nyh zatratah na podgotovku.
Naibol'shie vygody sulit ispol'zovanie T| v avtomobile.
Zdes', kak nigde, skazhetsya kompaktnost' T|. Pri
neposredstvennom poluchenii elektroenergii iz topliva ekonomiya
poslednego sostavit poryadka 50%.
Vpervye ideya ispol'zovaniya T| v bol'shoj energetike byla
sformulirovana nemeckim uchenym V. Osval'dom v 1894 godu.
Pozdnee poluchila razvitie ideya sozdaniya effektivnyh istochnikov
avtonomnoj energii na osnove toplivnogo elementa.
Posle etogo predprinimalis' neodnokratnye popytki
ispol'zovat' ugol' v kachestve aktivnogo veshchestva v T|. V 30-e
gody nemeckij issledovatel' |. Bauer sozdal laboratornyj
prototip T| s tverdym elektrolitom dlya pryamogo anodnogo
okisleniya uglya. V eto zhe vremya issledovalis'
kislorodno-vodorodnye T|.
V 1958 godu v Anglii F. Bekon sozdal pervuyu
kislorodno-vodorodnuyu ustanovku moshchnost'yu 5 kVt. No ona byla
gromozdkoj iz-za ispol'zovaniya vysokogo davleniya gazov (2...4
MPa).
S 1955 goda v SSHA K. Kordesh razrabatyval
nizkotemperaturnye kislorodno-vodorodnye T|. V nih
ispol'zovalis' ugol'nye elektrody s platinovymi katalizatorami.
V Germanii |. YUst rabotal nad sozdaniem neplatinovyh
katalizatorov.
Posle 1960 goda byli sozdany demonstracionnye i reklamnye
obrazcy. Pervoe prakticheskoe primenenie T| nashli na kosmicheskih
korablyah "Apollon". Oni byli osnovnymi energoustanovkami dlya
pitaniya bortovoj apparatury i obespechivali kosmonavtov vodoj i
teplom.
Osnovnymi oblastyami ispol'zovaniya avtonomnyh ustanovok s
T| byli voennye i voenno-morskie primeneniya. V konce 60-h godov
obŽem issledovanij po T| sokratilsya, a posle 80-h vnov' vozros
primenitel'no k bol'shoj energetike.
Firmoj VARTA razrabotany T| s ispol'zovaniem dvuhstoronnih
gazodifuzionnyh elektrodov. |lektrody takogo tipa nazyvayut
"YAnus". Firma Siemens razrabotala elektrody s udel'noj
moshchnost'yu do 90 Vt/kg. V SSHA raboty po kislorodno-vodorodnym
elementam provodit United Technology Corp.
V bol'shoj energetike ochen' perspektivno primenenie T| dlya
krupnomasshtabnogo nakopleniya energii, naprimer, poluchenie
vodoroda (sm. gl. 1). Vozobnovlyaemye istochniki energii (solnce
i veter) otlichayutsya rassredotochenost'yu (sm gl. 4). Ih ser'eznoe
ispol'zovanie, bez kotorogo v budushchem ne obojtis', nemyslimo
bez emkih akkumulyatorov, zapasayushchih energiyu v toj ili inoj
forme.
Problema nakopleniya aktual'na uzhe segodnya: sutochnye i
nedel'nye kolebaniya nagruzki energosistem zametno snizhayut ih
effektivnost' i trebuyut tak nazyvaemyh manevrennyh moshchnostej.
Odin iz variantov elektrohimicheskogo nakopitelya energii --
toplivnyj element v sochetanii s elektrolizerami i gazgol'derami
(gazgol'der [gaz + angl. holder derzhatel'] -- hranilishche dlya
bol'shih kolichestv gaza).
Pervoe pokolenie T|
Naibol'shego tehnologicheskogo sovershenstva dostigli
srednetemperaturnye T| pervogo pokoleniya, rabotayushchie pri
temperature 200...230oS na zhidkom toplive, prirodnom gaze libo
na tehnicheskom vodorode (tehnicheskij vodorod -- produkt
konversii organicheskogo topliva, soderzhashchij neznachitel'nye
primesi okisi ugleroda). |lektrolitom v nih sluzhit fosfornaya
kislota, kotoraya zapolnyaet poristuyu uglerodnuyu matricu.
|lektrody vypolneny iz ugleroda, a katalizatorom yavlyaetsya
platina (platina ispol'zuetsya v kolichestvah poryadka neskol'kih
grammov na kilovatt moshchnosti).
Odna takih elektrostancij vvedena v stroj v shtate
Kaliforniya 1991 godu. Ona sostoit iz vosemnadcati batarej
massoj po 18 t kazhdaya i razmeshchaetsya v korpuse diametrom chut'
bolee 2 m i vysotoj okolo 5 m. Produmana procedura zameny
batarei s pomoshch'yu ramnoj konstrukcii dvizhushchejsya po rel'sam.
Dve elektrostancii na T| SSHA postavili v YAponiyu. Pervaya iz
nih byla pushchena eshche v nachale 1983 goda. |kspluatacionnye
pokazateli stancii sootvetstvovali raschetnym. Ona rabotala s
nagruzkoj ot 25 do 80% ot nominal'noj. KPD dostigal 30...37% --
eto blizko k sovremennym krupnym T|S. Vremya ee puska iz
holodnogo sostoyaniya -- ot 4 ch do 10 min., a prodolzhitel'nost'
izmeneniya moshchnosti ot nulevoj do polnoj sostavlyaet vsego 15 s.
Sejchas v raznyh rajonah SSHA ispytyvayutsya nebol'shie
teplofikacionnye ustanovki moshchnost'yu po 40 kVt s koefficientom
ispol'zovaniya topliva okolo 80%. Oni mogut nagrevat' vodu do
130oS i razmeshchayutsya v prachechnyh, sportivnyh kompleksah, na
punktah svyazi i t.d. Okolo sotni ustanovok uzhe prorabotali v
obshchej slozhnosti sotni tysyach chasov. |kologicheskaya chistota
elektrostancij na T| pozvolyaet razmeshchat' ih neposredstvenno v
gorodah.
Pervaya toplivnaya elektrostanciya v N'yu-Jorke, moshchnost'yu 4,5
MVt, zanyala territoriyu v 1,3 ga. Teper' dlya novyh stancij s
moshchnost'yu v dva s polovinoj raza bol'shej nuzhna ploshchadka
razmerom 30x60 m. Stroyatsya neskol'ko demonstracionnyh
elektrostancij moshchnost'yu po 11 MVt. Porazhayut sroki
stroitel'stva (7 mesyacev) i ploshchad' (30h60 m), zanimaemaya
elektrostanciej. Raschetnyj srok sluzhby novyh elektrostancij --
30 let.
Vtoroe i tret'e pokolenie T|
Luchshimi harakteristikami obladayut uzhe proektiruyushchiesya
modul'nye ustanovki moshchnost'yu 5 MVt so srednetemperaturnymi
toplivnymi elementami vtorogo pokoleniya. Oni rabotayut pri
temperaturah 650...700oS. Ih anody delayut iz spechennyh chastic
nikelya i hroma, katody -- iz spechennogo i okislennogo alyuminiya,
a elektrolitom sluzhit rasplav smesi karbonatov litiya i kaliya.
Povyshennaya temperatura pomogaet reshit' dve krupnye
elektrohimicheskie problemy:
snizit' "otravlyaemost'" katalizatora okis'yu ugleroda;
povysit' effektivnost' processa vosstanovleniya okislitelya
na katode.
Eshche effektivnee budut vysokotemperaturnye toplivnye
elementy tret'ego pokoleniya s elektrolitom iz tverdyh oksidov
(v osnovnom dvuokisi cirkoniya). Ih rabochaya temperatura -- do
1000oS. KPD energoustanovok s takimi T| blizok k 50%. Zdes' v
kachestve topliva prigodny i produkty gazifikacii tverdogo uglya
so znachitel'nym soderzhaniem okisi ugleroda. Ne menee vazhno, chto
sbrosovoe teplo vysokotemperaturnyh ustanovok mozhno
ispol'zovat' dlya proizvodstva para, privodyashchego v dvizhenie
turbiny elektrogeneratorov.
Firma Vestingaus zanimaetsya toplivnymi elementami na
tverdyh oksidah s 1958 goda. Ona razrabatyvaet energoustanovki
moshchnost'yu 25...200 kVt, v kotoryh mozhno ispol'zovat'
gazoobraznoe toplivo iz uglya. Gotovyatsya k ispytaniyam
eksperimental'nye ustanovki moshchnost'yu v neskol'ko megavatt.
Drugaya amerikanskaya firma Engelgurd proektiruet toplivnye
elementy moshchnost'yu 50 kVt rabotayushchie