燃料电池是将燃料和电解质的化学能直接转换成电能的发电装置,也是继火电、水电、核电之后的第四种发电装置,是当今发达国家十分重视的高新技术开发领域。氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂,氧气作氧化剂,通过燃料的燃烧反应,将化学能转变为电能的电池,与原电池的工作原理相同。氢氧燃料电池工作时,向氢电极供应氢气,同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下,通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电,在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后,这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。工作时向负极供给燃料(氢),向正极供给氧化剂(氧气)。氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中,而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上,氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。质子交换膜不只具有阻隔作用,还具有传导质子的作用。怎样知道中科科创怎样测试Fumatech膜
氢氧燃料电池按电池结构和工作方式分为离子膜、培根型和石棉膜三类。①离子膜氢氧燃料电池:用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池,现代采用全氟磺酸膜。电池放电时,在氧电极处生成水,通过灯芯将水吸出。这种电池在常温下工作、结构紧凑、重量轻,但离子交换膜内阻较大,放电电流密度小。②培根型燃料电池:属碱性电池。氢、氧电极都是双层多孔镍电极(内外层孔径不同),加铂作催化剂。电解质为80%~85%的苛性钾溶液,室温下是固体,在电池工作温度(204~260°C)下为液体。这种电池能量利用率较高,但自耗电大,起动和停机需较长的时间(起动需24小时,停机17小时)。③石棉膜燃料电池:也属碱性电池。氢电极由多孔镍片加铂、钯催化剂制成,氧电极是多孔银极片,两电极夹有含35%苛性钾溶液的石棉膜,再以有槽镍片紧压在两极板上作为集流器,构成气室,封装成单体电池。放电时在氢电极一边生成水,可以用循环氢的办法排出,亦可用静态排水法。这种电池的起动时间只15分钟,并可瞬时停机。可否知道天津大陆用多少Fumatech膜目前,燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%,但仍比一般电池的实际比能量高很多。
根据电化学腐蚀原理,依靠外部电流的流入改变金属的电位,从而降低金属腐蚀速度的一种材料保护技术。按照金属电位变动的趋向,电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类。①阴极保护。通过降低金属电位而达到保护目的的,称为阴极保护。根据保护电流的来源,阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法。外加电流法是由外部直流电源提供保护电流,电源的负极连接保护对象,通过电解质环境构成电流回路。牺牲阳极法是依靠电位负于保护对象的金属(牺牲阳极)自身消耗来提供保护电流,保护对象直接与牺牲阳极连接,在电解质环境中构成保护电流回路。阴极保护主要用于防止土壤、海水等中性介质中的金属腐蚀。②阳极保护。通过提高可钝化金属的电位使其进入钝态而达到保护目的的,称为阳极保护。阳极保护是利用阳极极化电流使金属处于稳定的钝态,其保护系统类似于外加电流阴极保护系统,只是极化电流的方向相反。只有具有活化-钝化转变的腐蚀体系才能采用阳极保护技术,例如浓硫酸贮罐、氨水贮槽等。
工业生产会产生很多酸碱废液,如离子交换树脂再生废液、酸洗废液、铅蓄电池废液、造纸厂废液等。为减轻对环境的污染,这些废液必须经过必要的处理才能排放,但处理工艺复杂,资金耗费大。双极膜电渗析工艺为这类废液的处理提供了一种很好的解决办法。1986年我国在浙江省邮电印刷厂安装了一套电渗析和离子交换联合设备,用于处理含铜废水,经处理后的废水含铜量为100mg/L,pH值为6~7,达到允许排放的标准。生活污水一般用生物降解/化学氧化法结合处理,但氧化剂的用量太大,残留物多。若在它们之间加上纳滤环节,使能被微生物降解的小分子(相对分子质量<100)透过,而截留住不能被微生物降解的大分子(相对分子质量>100)。大分子物质经化学氧化器处理后再进行生物降解,这样就可充分利用生物降解性,节约氧化剂和活性炭用量,降低较终残留物含量。燃料电池具有组装式结构,安装维修方便,不需要很多辅助设施。
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性,所以也称为离子选择透过性膜。离子交换膜按功能及结构的不同,可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜等类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同,但为膜的形式。离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置(见图)的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐,分离各种离子与放射性元素、同位素,分级分离氨基酸等。此外,在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备,以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中,也都采用离子交换膜。离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位,它对仿生膜研究也将起重要作用。燃料电池性能的好坏关键在于触媒的性能、电极的材料与电极的制程等。怎样知道Areva用多少Fumatech膜
质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道,使得质子可以经过膜向外界提供电流。怎样知道中科科创怎样测试Fumatech膜
氢-氧燃料电池反应原理这个反应是电解水的逆过程。电极应为:负极:H2+2OH-→2H2O+2e-。正极:1/2O2+H2O+2e-→2OH-。电池反应:H2+1/2O2==H2O。另外,只有燃料电池本体还不能工作,必须有一套相应的辅助系统,包括反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等。燃料电池通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极(阳极)和空气极(阴极)、及两侧气体流路构成,气体流路的作用是使燃料气体和空气(氧化剂气体)能在流路中通过。在实用的燃料电池中因工作的电解质不同,经过电解质与反应相关的离子种类也不同。怎样知道中科科创怎样测试Fumatech膜
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