В настоящем параграфе будет рассмотрен принцип действия не только ТЭ, но и других электрохимических устройств с использованием ИОМ, либо представляющих самостоятельный интерес, либо используемых при иссле­дованиях ТЭ.

6.1.1. Топливный элемент системы водород — кислород

Схема ТЭ системы водород — кислород представлена на рис. 6.5. К катионообменной мембране 2 с двух сто­рон присоединены пористые анод 1 и катод 3 с каталити­ческим покрытием, находящимся в контакте с ИОМ. На аноде водород ионизируется по реакции

2Н2-»-4Н++4е~.

Гидратированные протоны под действием градиента концентрации и электрического поля мигрируют сквозь ИОМ к катоду, где происходит катодная реакция

"iWf' 02 + 4Н+(Н20)„ + 4е--^(Н20)„+2. . , :

6.1.2. Водородный насос

Если к электродам подать разность потенциалов от внешнего источника тока, то можно осуществить пере­качку водорода из анодной полости в катодную с повы­шением давления водорода, т. е. по существу электро­химическое устройство будет работать как водородный насос. Схема такого устройства приведена на рис. 6.6. Устройство его и анодные процессы аналогичны ТЭ, а результирующая реакция на катоде

4Н+ + 4е~-^2Н2.

Теоретически повышение давления водорода, которое можно осуществить в рас­сматриваемом устройстве, определяется из уравнения

где п—2.

При этом необходимо иметь в виду, что разность потенциалов U, приклады­ваемая к элементу, не учи­тывает поляризационных по-

терь на электродах и ИОМ, которые зависят от конкрет­ного исполнения и плотности тока. Во избежание пере­сушки ИОМ водород, поступающий в анодную полость, необходимо увлажнять. Водородный насос можно ис­пользовать и для извлечения водорода из смеси водо­родсодержащих газов, если, конечно, в ней отсутствуют каталитические яды. .