Щелочной топливный элемент

Опубликовано 30.04.2011 Ведущий Антон Степанов

Одним из типов топливных элементов, применяемых на практике, являются щелочные топливные элементы. Названы они так, потому что в качестве электролитов в них используются щелочи – чаще всего раствор едкого калия или натрия. Устроены такие достаточно просто. Для обеспечения электрохимической реакции в них используют чистый кислород и водород в качестве топлива и окислителя, соответственно. Сама реакция протекает следующим образом. Водород, проходя через анод реагирует с ионами OH, которые имеются в щелочном электролите. В итоге образуется два свободных электрона и вода, которая в процессе работы постепенно разбавляет электролит. А на катоде идет реакция кислорода и воды, которая так же содержится в электролите, а так же ионами из внешней цепи. В ее результате образуются ионы гидрооксила – О2Н. В итоге образуется поток электронов, которые поддерживают баланс заряда и вещества в электролите. А так же, часть энергии реакции трансформируется в тепло. Поток электронов во внешней цепи представляет собой постоянный ток, который используется для совершения работы. КПД такого источника электричества достаточно высок – около 70%. Мощность единичных модулей может составлять десятки киловатт. Работают при относительно низкой для топливных элементов температуре – около ста градусов Цельсия.
Именно щелочным топливным элементам присуще такие плюсы, как простота устройства, относительно низкая стоимость и высокий КПД. Впрочем, они имеют большие размеры, что, конечно, минус. Кроме того, для работы требуется, откуда то брать чистые кислород и водород.
Тем не менее, с середины двадцатого века щелочные элементы используются на практике. Есть идеи использовать их на городском транспорте. А изначально они применялись на транспорте космическом — многие космические корабли, например, Аполлон, челноки Спейс Шатл и советский Буран, оснащались щелочными установками. Перспективы внедрения таких источников энергии еще далеко не исчерпаны.