6.1.5. Влияние температуры и давления

Повышение температуры в ТЭ с ИОМ, как и в ТЭ других типов, благоприятно сказывается на характери­стиках вследствие улучшения в первую очередь кине­тики процесса. Однако в случае применения мембран - - ного электролита из-за высокого давления паров воды над ИОМ с повышением температуры необходимо повышать и давление рабочих газов во избежание умень­шения парциального давления кислорода. Это положе­ние иллюстрировано на рис. 6.29, на котором представ­лены ВАХ ТЭ в зависимости от температуры при дав­лении кислорода и водорода 0,15 и 0,3 МПа. Повыше - 316

ние рабочей температуры в водородно-кислородных ТЭ не только приводит к повышению электрических харак­теристик, но и уменьшает массу системы термостатиро - вания. На рис. 6.30 представлены характеристики ТЭ в более широком интервале температур. К сожалению, количество катализатора на электродах не указано. Наиболее простым способом улучшения характеристик ТЭ с ИОМ является повышение рабочего давления

вследствие увеличения как ЭДС в соответствии с урав­нением Нернста (дЕ/dig р=АЗ,6 мВ), так и тока обме­на, так как концентрация реагирующих веществ в зоне реакции увеличивается.

На рис. 6.31 представлены теоретическое и экспери­ментальное значения ЭДС ТЭ с ИОМ в широком диа­пазоне давлений. Видно, что хотя реальная ЭДС при­мерно на 0,2 В ниже теоретической, угол наклона при­мерно соответствует теории. Эти исследования проводи­лись на ТЭ с ИОМ типа МРФ-26 с рабочей площадью электродов 25 см2. На рис. 6.32 показан внешний вид ТЭ, а на рис. 6.33 его внутреннее устройство.

идентичных полусбо- рок — водородной и кис­лородной, каждая из ко-

Рис. 6.30. Характеристики ТЭ с ИОМ при различных темпе­ратурах и парциальном давле­нии кислорода 0,3 МПа [6.2].

'горых собирается из штампованной стальной крыш - ки 1, обрезиненной по краю, и токосъемника 2 из пирографитизированной угольной ткани. Плати­новая чернь 10 г/м2 наносилась на ИОМ 3 и, кроме того, на катодный токосъемник наносился дополнительный слой катализатора 40 г/м2 с фторопла­стовым связующим. Съем тока осуществлялся с метал­лических шин 4, изолированных текстолитовыми пласти­нами 5 от силовых крышек 6.

На рис. 6.34 представлены ВАХ ТЭ в диапазоне дав­лений водорода и кислорода 0,15—5,1 МПа (давление водорода и кислорода поддерживалось одинаковым).

В области линейных участков ВАХ ТЭ dUj dig р = 90 мВ, из которых 2,3 RT/nF=30 мВ приходятся на обрати­мый водородный, а 60 мВ — на кислородный электроды.

В [6.19] представлены результаты исследования ТЭ с ИОМ, пропитанными раствором 3 н. H2SO4 при раз­личных температурах и давлениях (диапазон изменения

Рис. 6.34. Вольт-амперные характеристики ТЭ пло­щадью 25 см2 при различ­ных давлениях водорода и кислорода.

У —0,15 МПа: 2 — 0,6 МПа; 3 —

1.1 МПа: 4 — 2,1 МПа; 5 —

3.1 МПа: 6 — 4.1 МПа; 7 —

5.1 МПа.

давления 0,1—7,0 МПа). Найденное там значение dUjdlgp составляет более 150 мВ, что, по всей види­мости, свидетельствует о диффузионных затруднениях в протекающих электродных реакциях.

На рис. 6.35 представлены ВАХ ТЭ площадью 50 см2 в зависимости от давления при различных температу­рах при наиболее часто используемых давлениях (рог — рнг).

Л. Нидрахом предлагается эмпирическое соотноше­ние (без учета омических потерь)

-4тг = 2,9 ■ Ю5 (1,05 - иУ’77е~Ш01Т,

Ро,

где/ — плотность тока, А'см2, pQi — парциальное дав­ление,5МПа.