Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

В настоящее время активно ведутся работы по твердополимерным топливным элементам, и направлены они на улучшение массогабаритных характеристик и экономичности самих элементов, а также – на снижение стоимости и повышение качества твердополимерных мембран.

К достоинствам энергетических установок с электрохимическим генератором относятся высокий коэффициент полезного действия, абсолютная экологическая чистота, малошумность, низкий уровень температур и значительно меньшее количество отводимого тепла, а также высокая энергоемкость.

Последний параметр очень важен при использовании генератора на подлодках, так как позволяет почти в 10 раз увеличить дальность непрерывного подводного плавания (по сравнению с дальностью плавания традиционной дизельэлектрической подводной лодки).

Электрохимические генераторы могут с высокой эффективностью использоваться во всех тех случаях, когда требуется длительное и надежное обеспечение электроэнергией при отсутствии возможности контакта с атмосферой и когда важны высокий КПД производства электроэнергии, малые габариты оборудования, малошумность, экологическая чистота и небольшие выделения тепла в окружающую среду.

Следует отметить еще один важный момент: компактное хранение водорода – одна из наиболее сложных задач, решаемых при создании электрохимических генераторов. В 1991 г. была отработана технология системы хранения водорода для второго поколения генераторов, изготовлены два опытных образца интерметаллидного накопителя, испытаны в стендовых условиях и всесторонне освоены, продемонстрировав очень хорошие эксплуатационные качества. Но по мере увеличения энергоемкости установок выявилось, что предпочтительней система генерации водорода на борту подводной лодки из углеводородного топлива, поэтому уже сейчас наряду с поиском более водородоемких и дешевых интерметаллидов ведутся проработки и исследования по конверсии углеводородного топлива.

Электрический двигатель – это машина, преобразующая электрическую энергию в механическую.

Электролитический конденсатор – это электрический конденсатор, который состоит из двух проводников (обкладок), разделенных диэлектриком, состоящим из слоя окиси алюминия, нанесенного электролитическим путем на алюминиевую фольгу (анод), находящуюся в контакте с вязким раствором электролита, которым пропитана бумажная или марлевая прокладка.

Электролитические конденсаторы обладают униполярностью емкости, т. е. на выводе конденсаторов подается «плюс», а на корпус – «минус». Электролитический конденсатор имеет недостаточную стабильность по емкости при высоком tg B. Чаще всего данные конденсаторы имеют емкость до 2000 мкФ при отсутствии рабочего напряжения постоянного тока на единицу толщины диэлектрика, при тангенсе угла потерь от 500 до 2500 (tg B умножить на 104), при отсутствии удельной реактивной мощности. Для временного включения на переменное напряжение электролитические конденсаторы могут быть двуанодными, и их основным преимуществом является большая емкость, которая достигает 2000 мкФ при напряжении от 6 до 12 В.

Адсорбционный насос – вакуумный насос, в основе действия которого лежит явление адсорбции, т. е. откачиваемый газ адсорбируется на поверхности различных газопоглощающих веществ, например цеолита или геттера. Принцип действия адсорбционных насосов основан на способности предварительно лишенных газа твердых пористых тел поглощать газы и пары в основном за счет физической адсорбции.

Адсорбционные насосы нашли применение в системах безмасляной откачки как для создания предварительного разрежения, так и для получения и поддержания весьма низкого давления в высоковакуумных сосудах. В качестве поглощающих материалов (адсорбентов) могут применяться силикагели, алюмогели, цеолиты и активированные угли. Однако наибольшее распространение в качестве адсорбента получили цеолиты, представляющие собой алюмосиликаты щелочного или щелочно-земельного металла, природного или искусственного происхождения.

Пористую структуру и очень хорошие адсорбирующие свойства они приобретают после прокаливания; при этом кристаллическая решетка не разрушается, но после удаления кристаллизационной воды в цеолитах получаются равномерные по размерам тонкие поры. В поры могут проникать только те газы, диаметр молекул которых меньше размера пор, т. е. цеолиты обладают избирательным поглощением газов, это дало повод называть их молекулярными ситами. Например, цеолит марки СаА обладает порами с диаметром 0,5 нм, цеолит марки NaX – 0,9 нм. Напомним, что диаметры молекул основных атмосферных газов О 2, N 2, СО 2близки к 0,3 нм. Многочисленные поры образуют большую удельную поверхность. Так, у цеолита СаА поры имеют удельную поверхность, достигающую 600 м 2/г.

Недостатком цеолитов, как, впрочем, и других адсорбентов, является то, что они плохо поглощают инертные газы, в частности аргон, содержание которого в воздухе достигает 1%, а также практически полная их неэффективность по отношению к газам с очень низкой точкой кипения (Н 2, Не, Ne). С увеличением количества поглощенного газа при неизменной температуре адсорбента возрастает равновесное давление откачиваемого газа. Вместе с тем при одном и том же количестве поглощенного газа равновесное давление над поверхностью адсорбента тем меньше, чем ниже его температура. Поэтому в вакуумных адсорбционных насосах адсорбент обычно охлаждается жидким азотом и, реже, жидким водородом или гелием. В цилиндрический корпус, изготовленный из нержавеющей стали, вставлена перфорированная трубка. Кольцевое пространство между трубкой и корпусом заполнено адсорбентом. Для охлаждения адсорбента на насос снизу надевается сосуд Дьюара, в который заливают жидкий азот. После окончания откачки кран на входе насоса закрывается, сосуд Дьюара снимают, и насос отогревается до комнатной температуры. При этом вследствие обратного выделения газа из адсорбента давление в объеме насоса может превысить атмосферное. В связи с этим в верхней части насоса предусмотрен клапан (пробка), предохраняющий насос от разрушения при выделении газа из адсорбента. Такого отогрева с выпуском выделяющихся газов в атмосферу достаточно, чтобы насос был готов к следующему циклу откачки. Предельное остаточное давление адсорбционного насоса определяется адсорбционной емкостью адсорбента и зависит от количества поглощенного насосом газа. С целью получения низких предельных остаточных давлений рекомендуется осуществлять предварительную откачку сосуда до давления 104 Па водоструйным или механическим вакуумным насосом. Иногда в качестве насоса для форвакуумной откачки используют другой адсорбционный насос.