ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Металлические и цинк-воздушные топливные элементы

С практической точки зрения одним из преимуществ топливных элементов перед перезаряжаемыми батареями является то, что окисление топ - дива в топливном элементе протекает намного быстрее, чем перезарядка акку - шторной батареи (минуты в первом случае, часы — во втором). Однако недо­статком водородных топливных элементов является сложность транспортировки чпанения газа. Использование некоторых металлов в качестве топлива может іростить и сделать более безопасной транспортировку, а также увеличить объ - мную плотность энергии топлива. Металлические топливные ячейки являются включением из общего правила использования текучих веществ (жидкостей ■ли газов) в качестве топлива. Двумя из ряда металлов, применение которых этих целях обсуждается, являются алюминий и цинк. Алюминий, однако, кор - шрует при взаимодействии с едким электролитом, даже если электрический к не генерируется. Компанией Aluminum Power был спроектирован топливный іемент, из которого электролит откачивается, если элемент не используется. Очевидно, что такая система становится достаточно громоздкой. В таком слу - іе проше использовать цинк. Компанией Metallic Power был создан перспек­тивный цинк-воздушный топливный элемент. Одним реагентом в этом элемен - являются маленькие (диаметром около 1 мм) цинковые шарики, другим юро/і, или просто атмосферный воздух. Электролитом служит концентри - іанньїй раствор КОН.

На аноде (отрицательном электроде) протекает реакция:

Zn + 40Н -» ZnfOH)}- + 2е“

Ион в правой части уравнения реакции является ионом цинката, кот состоит из положительно заряженного иона Zn2+, окруженного четырьмя роксильными ионами (ОН) . Электроны, пройдя через нагрузку, рекомбини на катоде с кислородом и водой, образуя часть гидроксильных ионов, учас ющих в анодной реакции:

2е~ + ^02 + Н20 -> 20Н.

Электролит, содержащий ион цинката, подается в систему yiipaiut электролитом — интегральную часть топливного элемента, — где проті. реакция

ZnfOH)l -> ZnO + Н,0 + 20Н,

в которой не только образуется вода, участвующая в катодной реакции, и нерируется другая часть необходимого количества гидроксильных ионов, г образуется оксид цинка, который осаждается и может быть удален из топлив элемента для восстановления цинка.

Общая реакция описывается уравнением

Zn + — О, -» ZnO.

2 2

Топливный элемент «заправляется» путем подачи в его дозаторное уст ство цинковых шариков. По мере потребления цинка дозаторное устрой вбрасывает дополнительное количество шариков в зону ТЭ. где протекает акция. Оксид цинка перемещается в автономную систему регенерации цин где он восстанавливается электрохимическим способом до металлическ цинка, а затем из него снова формируются шарики для подачи в топлив элемент.