| Матеріали по темі випускної роботи: | Головна сторінка | Реферат | Бібліотека | Посилання | Хобі | Мої роботи |
Email: olenka342@mail.ru
Традиційні етапи отримання електричної енергії виявляються далеко не оптимальними, коли до їх числа підключається процес горіння палива, отримання водяного пару заданних параметрів, отримування механічної єнергії у турбіні, а потім її перетворення в електрогенераторі . Сучасне суспільство постійно звертає увагу на запобігання забруднення навколишнього середовища, як хімічно шкідливими відходами, так і тепловими вибросами. Тепловы електростанції, промисловість та автомобільне господарство виявляються основними джерелами забруднення.
Пряме отримання електроенергії відбувається в паливному елементі (ПЕ). Це хімічні джерела току. Вони здійснюють пряме перетворення хімічної енергії палива в електрику, минуючи малоефективний процесс горіння, який йде з великими втратами. Це електро хімічне обладнання, в якому у результаті високоефективного «холодного» горіння палива безпосередньо виробляється електроенергія.
У ПЕ енергія окислювально-відновлюючої реакції перетворюється в електричну, при цьому процесі окислення і відновлення просторово поділені електролітом. Речовина електрода і електроліта у реакції не бере участь, але з часом забруднюються домішками палива. Процеси в ПЕ йдуть при невисоких температурах і практично без витрат.
Особливий інтерес представляє ПЕ, в якому паливом являється кам'яне вугілля, а окислювачем – кисень повітря. У металеву ємкість, заповнену розплавленим електролітом (NaOH) , міститься підготовлене вугілля. Він утримується в електроліті дротяною гратою, на якій накопичується негативний заряд. Електроліт, разом із корпусом генератора, заряджається позитивно.
При цьому окислювач безпосередньо не контактує з поверхністю вугілля, щоб уникнути займання, а необхідний контакт відбувається через іонопровідний електроліт, до якого повітря подається безперервно. Відбувається іонізація атомів палива та окислювача і на електронах з'являється ЕДС. У цьому випадку запасена енергія вугілля перетворюється і в тепло, і в електрику.
Електроліт, судина і вугілля повинні знаходитись при рівномірній температурі. Це досягається при барботажі повітря в електроліті. Таке змішування допомагає видалити продукти реакції з поверхні вугілля, тим самим відкриває поверхню для впливу кисню з електроліту.
У цьому процесі вугілля поступово перетворюється у вуглекислий газ, частина якого з'єднується з гідроксидом натрія і створює його карбонат, який, разом із золою, поступово забруднює електроліт, з часом зменшуючи його ефективність.Моделювання хімічних процесів проводилось аналізом квазірівноважного складу при протіканні хімічних низькотемпературної іонізації в термодинамічному наближенні.
В загальному вигляді процес описується таким рівнянням
- кількість компонента в системі в певний момент часу.
Кисень переходить в іонну форму на катоді по формулі
O 2 + 4e - =2O 2-
При цьому кисень взаємодіє з вугіллям, створюючи СО 2 , відповідно з реакцієюC + O 2 = CO 2
Побічна реакція, про яку мовилось вище, має вигляд2 NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
У скороченому іонному вигляді отримуємо таке іоностворення2OH - + CO 2 = CO 3 2- +H 2 O
Усього в ПЕ протікає m реакцій. Закон діючих мас дає nрівнянь матеріального балансу. Решта m-n рівняннь, необхідних для визначення невідомих можемо отримати із закону діючих мас у вигляді рівняння рівноваги. Отриману систему нелінійних рівнянь вирішуємо ітераційним методом Ньютона – Рафсона. Для цього уявимо кожне рівняння системами рівнянь у виглядіF(x)=0
При цьому рішення будемо шукати по співвідношеннюx n+1 = x n - F(x n ) / F'(x n )
Необхідно відмітити, що для рішення необхідно відповідно з данним методом, необхідно виконання умов сходимості. Вони мають такий вигляд:1.Початкове значення x 0 повинно бути вибране достатньо близько к кореню рівнення F(x) = 0 ;
2.Похідна F'(x)не сильно близька до нуля.
Проведені дослідження дають можливість більш детально спланувати подальше проведення експеременту по підбору необхідних компонентів ТЕ.Підібрати найбільш ефективну пару електродів, вивчити умови протікання процесів, отримати конкурентоздібний прилад для прямого отримування електрики, спрогнозувати його техніко-економічні показники та задані параметри.| Матеріали по темі випускної роботи: | Реферат | | Бібліотека | | Посилання | | Хобі | | Мої роботи |