Материалы к курсу по основам топливных элементов. — М.: Физический факультет МГУ, 2014. — 72 с. — ISBN 978-5-600-00346-0В настоящем пособии изложены основные принципы устройства и работы топливных элементов с полимерными мембранами — как на базе твердополимерных электролитов (Нафион и его аналоги, углеводородные полимерные сульфокислоты), так и полибензимидазольных матриц с жидким электролитом - фосфорной кислотой. Изложена роль полимерной мембраны, а также способы улучшения ее функциональности переходом к композитным материалам. Рассмотрены основные подходы к дизайну активных слоев, а также разработке материалов катализаторов для них. Кратко очерчены перспективы создания энергоустановок на базе данного класса топливных элементов. Пособие ориентировано в помощь студентам и аспирантам, слушающим курсы по топливным элементам.Содержание
Введение
Топливные элементы с твердополимерным электролитом
Структура мембранно-электродного блока
Роль полимерной мембраны, характеристики мембран
Типы полимерных мембран
Перфторированные сульфокислоты
Углеводородные сульфокислоты
Контроль баланса воды в МЭБ
Тепловой баланс, утилизация тепла
Деградационная устойчивость полимеров мембран ТЭ
Композитные полимерные мембраны
Влияние примесей в реагентах на работу ТЭ
Потенциальные преимущества от повышения температуры работы МЭБ
Возможности увеличения рабочей температуры МЭБ
Концепция самоувлажнения Watanabe
Регуляторы присутствия воды
Твердые и жидкие протон-проводящие допанты
Сопряжение мембраны и электродов
Дизайн активных слоев электродов
Носители для каталитического материала
Деградационная устойчивость катализаторов в АС
Газодиффузионные слои
Сборка батарей и энергоустановок
Топливные элементы с фосфорнокислым электролитом
Общая характеристика среднетемпературных ФКТЭ
Неорганическая матрица-сепаратор для ФК электролита
Проблемы ФКТЭ с неорганической матрицей
Полимерная матрица-сепаратор для ФК электролита
Полибензимидазолы
Альтернативные полимерные матрицы
Композитные полимерные матрицы
Структура электрода для ФКТЭ
Характеристики МЭБ с полимерной матрицей-сепаратором
Энергоустановки на основе ФКТЭ
Энергоустановки PureCell разработки компании UTC Power
Энергоустановки FP компании Fuji Electric
Текущий статус и перспективы развития ТЭ на основе полимерной матрицы
Литература
