Разработка оптимальных композиций рабочих тел для энергетических установок на базе химических источников тока с алюминиевым анодом

• Автор: Окорокова, Надежда Сергеевна
• Шифр специальности: 05.14.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА С АЛЮМИНИЕВЫМ АНОДОМ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1 Выбор объекта исследований.

1.2 Рабочие процессы в химических источниках гока с алюминиевыми анодами.

1.2.1 Воздушноалюминиевые химические источники тока

1.2.2 Гидронный химический источник тока

1.3 Методы улучшения характеристик исследуемых химических источников тока

1.4 Постановка задачи.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА

2.1 Цели и задачи экспериментального исследования.

2.2 Использованные методы экспериментального исследования.

2.2.1 Электрохимические методы исследований.
2.2.2 Физикохимические методы исследования.
2.3 Экспериментальная техника.
2.4 Методика обработки результатов измерений
Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА С АЛЮМИНИЕВЫМ АНОДОМ
3.1 Исследование влияния технологии изготовления сплава Ап на его энергетические и коррозионные характеристики
3.2 Исследование электрохимических и коррозионных характеристик новых анодных алюминиевых сплавов в составе воздушноалюминиевого и гидронного химических источников тока.
3.3 Результаты сравнительных испытаний ингибирующего действия добавок в щелочной электролит воздушноалюминиевого химического источника тока ряда органических ингибиторов коррозии алюминия
3.4 Исследование влияния добавок органических флокулянтов на характеристики алюминиевых химических источников тока с солевым электролитом.
3.5 Рекомендации по оптимальным композициям анод электролит для воздушноалюминиевого химического источника тока, повышающих его энергохимические и эксплуатационные характеристики.
3.6 Физикохимическая и математическая модель процессов, протекающих в
химических источниках тока с алюминиевым анодом.
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ГИДРОННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ГОКА С АЛЮМИНИЕВЫМ АНОДОМ КАК УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА.
4.1 Результаты испытаний лабораторного образца гидронного химического источника ток как электрохимически управляемого генератора водорода
4.2 Исследование электрохимических характеристик различных катодных
материалов для гидронного химического источника тока.
Выводы по четвртой главе,.
ГЛАВА 5. КОМБИНИРОВАННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА НА БАЗЕ КИСЛОРОДНОВОДОРОДНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА И ГИДРОННОГО ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧИКА ТОКА.
5.1 Структура и схемы работы комбинированной энергетической установки
5.2 Расчтная оценка эффективности работы гидронного химического источника тока в составе комбинированной энергетической установки с
кислородноводородным топливным элементом
Выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Основными разработчиками ВА ХИТ и ЭУ на их основе являются следующие фирмы Ii . Канада I. Канада i Великобритания ivii i Норвегия i I. США . США iv . США i ivi . Австрия. Кроме того, значительное количество фирм участвует в этих работах по контрактам с основными разработчиками. Ведущей фирмой в мире по разработкам ЭУ на основе ВА ХИТ является канадская I. Она ведет разработки установок для наземного и подводного транспорта, а также для телекоммуникационных сетей. Совместно с фирмой она разработала и успешно испытала 6кВт установку для
микроавтобуса . Для средств телекоммуникации сю разработаны и испытаны макетные образцы стационарных установок аварийного энергоснабжения мощностью 0Вт и 1,2кВт со временем разряда до перезаправки часов. Эти установки близки к началу промышленного производства. Для их коммерциализации создана венчурная компания i Ii i ныне i. Кроме того, фирмой I. ЭУ для подводных аппаратов. При испытаниях разработанные сю, энергоустановки типа Л и А1 показали отличные характеристики и рекомендованы для серийного производства. Фирма широкомасштабные работы по созданию ВА ЭУ для электромобилей проводит с года. В результате к году разрабатываемая ЭУ была испытана на транспортном средстве в комплексе с буферными батареями. По данным 2, в США создано несколько типов ВА ХИТ со щелочным электролитом для замены дизельных или бензиновых генераторов мощностью 0Вт, а также ЭУ для электромобиля с энергомкостью 0кВтч. В работе проведен экономический анализ использования ВА ХИТ как основы энергоустановки электромобиля с учтом регенерации алюминия из продуктов токообразующей реакции на специализированных предприятиях. Па основании сравнения затрат, расходуемых на изготовление различных узлов энергоустановки, сделан вывод, что алюминийвоздушные элементы имеют определнные преимущества перед водороднокислородными топливными элементами. Конструкция ВА элемента описана также в патентах ,. В патенте описана конструкция ВА элемента с электрическим зарядом. Для заряда алюминиевого электрода, то есть для катодного осаждения алюминия, используется вспомогательный регенерационный электрод. Такая суспензия непрерывно податся к анодам. Интересная конструкция ВЛ элемента с биполярными электродами описана в 3. Оригинальную идею алюминиевого анода для элементов со щелочным электролитом предложил автор . Смесь двух полимеров и алюминиевого порошка наносится на алюминиевый токоотвод. Один из полимеров активный компонент полиакриловая кислота обеспечивает ионную проводимость, другой полимер пассивный компонент образует каркас в качестве такого компонента используется полиметилметакрилаг, полистирол и т. Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение токообразующего процесса по глубине электрода и подавляет коррозию алюминия. В России ранее СССР работы по созданию ВА ХИТ также стали серьзно проводиться, начиная с конца х годов прошлого столетия, и, несмотря на низкие объмы финансирования, уровень российских разработок ЭУ на основе ВА ХИТ не уступает мировому. Пионером и одной из ведущих организаций по исследованию и разработке ВА ХИТ в России является МАИ 5. Эти работы долгое время институт вл самостоятельно, а также совместно с федеральным государственным унитарным предприятием Научнопроизводственный комплекс альтернативная энергетика ФГУП НПК АльтЭн и ГНИЛ Квант. В настоящее время эти работы осуществляются МАИ совместно с ОИВТ РАН. Портативная энергетическая установка МАИ 6, содержала резервные элементы. Срок хранения установки до начала эксплуатации не менее лет без ухудшения характеристик. Установка, созданная МАИ совместно с АльтЭн 7 и предназначенная для электромобиля, мощностью 6кВт состояла из механически перезаряжаемых элементов с заменяемыми анодами. При плотности тока 0,1 Асм2 элементы имели напряжение 1,,2В. Удельная энергия достигала 0Вт чкг, удельная мощность бОВткг. Эта ЭУ по энергомкости и, как следствие, по пробегу электромобиля без подзарядки, оказалась, как показали е испытания, в несколько раз выше, чем при использовании традиционных аккумуляторов.