ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Некоторые другие источники питания из "Электропитающие устройства электроакустической и кинотехнической аппаратуры " Основой ЭХГ является топливный элемент (ХИТ, в котором активные вещества поступают к электродам извне), в нем энергия взаимодействия топлива и окислителя непосредственно превращается в электрическую энергию. [c.31] Проблема создания ЭХГ занимает ученых уже много лет. Первый топливный элемент был получен еще в 1839 г. (У. Гроув), но он был не совершенен и не нашел технического применения. Занимался топливным элементом в 1887 г. П. Н. Яблочков. За последние три десятилетия созданы ЭХГ, имеющие высокие качественные показатели, что позволило применять ЭХГ как источники тока во многих областях науки и техники. [c.31] Название элементы получают, обычно, исходя из видов топлива и окислителя, например, водородно-кислородные, гидразино-воздуш-ные. Имеются топливные элементы, где продукты окисления подвергаются регенерации на восстановитель и окислитель, которые затем снова используются для реакции окисления топлива. Такие элементы называют регенеративными. [c.32] Поскольку электроды топливного элемента не расходуются, а активные вещества к элементу подводятся извне (в обычном ХИТ они заключены в самом элементе), он работает, пока не прекратится поступление топлива и окислителя. Выход из строя элемента обусловливается разрушением электродов, наступающим не в результате реакции окисления, а от химического, физико-химического или механического воздействия — это приводит к большой удельной энергии, доходящей в некоторых образцах до 3000 Вт ч/кг. [c.32] Для получения заданных напряжений и тока топливные элементы соединяют в батареи (последовательно и параллельно). [c.32] Батарея топливных элементов вместе с системой для хранения, переработки и подвода топлива и окислителя, системой для отвода продуктов реакции, системой регулирования температуры и напряжения и других вспомогательных устройств образует ЭХГ. [c.32] В топливном элементе существуют оптимальные напряжение и отдаваемая мощность, при которых удельная энергия по массе и по объему наибольшая. [c.32] Отечественной промышленностью изготовляется, в частности, ЭХГ мощностью 500 Вт и рабочим напряжением 27 В для работы в подводных условиях. Его размеры 350 X 350 X 350 мм масса — 300 кг удельная энергия — 250...450 Вт ч/кг, что значительно больше, чем у остальных ХИТ. Этот ЭХГ можно применить для буя. [c.33] Кроме ХИТ существуют физические источники тока, в которых солнечная, тепловая, электромагнитная, механическая, радиационного излучения энергии преобразуются в электрическую энергию — это солнечные батареи, термогенераторы, атомные батареи и т. п. [c.33] Солнце излучает энерг ю на 1 м земной поверхности в средних широтах в среднем зимой 80 Вт и летом 300 Вт. При прямом солнечном освещении эта величина доходит до 1000 Вт на 1 м . Наиболее совершенно используется солнечная энергия в солнечной батарее, где в фотоэлементах (полупроводниковых кремниевых) световая энергия солнца непосредственно преобразовывается в электрическую. [c.33] Под воздействием солнечных лучей кремниевый фотоэлемент создает во внешней цепи ток при напряжении порядка 0,5 В. С 1 см активной площади фотоэлемента получают ток 18 мА. Таким образом, с 1 м активной площади при прямом солнечном освещении получают мощность порядка 90 Вт, при этом к. п. д. составляет около 11 %. Теоретически возможный к. п. д. солнечной батареи считают равным 22 % (к. п. д. парового двигателя порядка 6 %). [c.33] Кремниевый фотоэлемент обладает очень низким внутренним сопротивлением — порядка 2 Ом. Поэтому для получения максимальной мощности его следует нагружать на малые нагрузочные сопротивления. [c.33] На рис. 1.6 показаны вольтамперные характеристики кремниевого фотоэлемента. Из этих характеристик следует, что с ростом температуры понижгется э. д. с. (порядка 0,5 % на 1 °С) и уменьшается рост тока короткого замыкания. В результате с ростом температуры отдаваемая фотоэлементом мощность снижается (порядка 0,3 % на 1 °С). [c.33] Допустимый предел рабочей температуры равен 100 °С. Увеличение освещенности в несколько раз против нормальной при одновременном повышении температуры до 130 °С не ухудшает начальных показателей элемента. Понижение освещенности уменьшает ток, отдаваемый элементом при незначительном пониженииэ. д. с. [c.33] Помимо кремниевых солнечных батарей строят еще солнечные батареи на основе сульфидно-кадмиевых и арсенидо-галлиевых элементов. Если наилучшие кремниевые элементы, используемые на борчу космических аппаратов, имеют к. п. д. 18 %, то элементы из арсенида-галлия, покрываемого тонким слоем галлиево-алюминиевого арсени-да, обеспечивают к. п. д. 22 %, близкий к теоретическому — 27. [c.33] Солнечные батареи удобно объединять с аккумуляторами, которые днем заряжаются от солнечной батареи, а ночью питают потребитель. Между солнечной батареей, работающей в буферном режиме, и аккумуляторами включают диод, предохраняющий аккумулятор от разряда на солнечную батарею при недостаточной освещенности. [c.34] Такая комбинированная система питания солнечная батарея — никель-кадмиевый аккумулятор имеет удельную мощность от 1,1 до 2,2 Вт ч/кг, что значительно хуже, чем у ХИТ. [c.34] В настоящее время разработаны и изготовлены опытные образцы солнечных батарей с номинальными значениями напряжения 4,5 6 9 12 18 27 В. К. п. Д. этих батарей составляет 5...7 %, мощность достигает 20 кВт. Солнечные батареи экономически целесообразны при мощностях до 0,5 кВт. [c.34] Очень малые эксплуатационные расходы, характерные для солнечных батарей, приводят к тому, что стоимость вырабатываемой ими электрической энергии ниже, чем получаемая от других автономных источников питания. [c.34] Солнечные батареи имеют практически неограниченный срок службы и работают в большом интервале температур. К их недостаткам относятся необходимость в защите от воздействия окружающей среды и зависимость электрических параметров от интенсивности солнечной радиации. Для повышения надежности работы и увеличения срока службы солнечные батареи помещают в цилиндрические прозрачные стеклянные баллоны. Из баллона откачивают воздух и наполняют его водородом или гелием. В производстве освоены конструкции длиной от 300 до 1600 мм и диаметром 38 и -54 мм, мощностью от 0,5 до 2,25 Вт. Напряжение, развиваемое батареей, зависит от схемы соединения отдельных элементов, помещенных внутри баллона, и изменяется от 6 до 18 В. Такие цилиндрические конструкции применяют, в частности, для питания аппаратуры, установленной на озерных буях. [c.34] Вернуться к основной статье