- Project Runeberg -  Teknisk Tidskrift / Årgång 86. 1956 /
617

(1871-1962)
Table of Contents / Innehåll | << Previous | Next >>
  Project Runeberg | Catalog | Recent Changes | Donate | Comments? |   

Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 27. 31 juli 1956 - Bränsleelementet, av Eduard Justi

scanned image

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Below is the raw OCR text from the above scanned image. Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan. Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!

This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.

12 juni 1956

617

Bränsleelementet

Professor Eduard Justi, Braunschweig

620.9 : 662.6

Vid förbränning av kol övergår kemisk energi
till värme som i en ångkraftanläggning kan
överföras till elenergi. Härvid kan man i dag
nyttiggöra upp till 28 % av den kemiska energin, och
utbytet torde knappast kunna drivas mycket
högre*. Det borde emellertid kunna bli närmare
100 %, om man kunde undvika omvägen över
värme och direkt omvandla den kemiska energin
till elenergi i ett bränsleelement.

Förbränns 1 kg kol, erhålls 33,5 MWs (9,3
kWh) värme. Var och en av de 5 • 1025 atomerna
i 1 kg kol har fyra valenselektroner, vilka vid
oxidation bildar kovalenta bindningar med var
sin elektron från en syreatom. Eftersom en
elektrisk elementarladdning är 1,6 • 10"19 As, kan
man anse att 32 MAs flyter från syret till kolet
vid oxidation av 1 kg kol. Vid 100 %
energi-utbyte i ett bränsleelement skulle detta därför ge
en emk på 33,5/32 = 1,03 V. En noggrann
beräkning är ganska invecklad och den ger 1,02 V till
resultat.

Man brukar skilja mellan indirekta och direkta
bränsleelement. Med de förra menas då batterier
i vilka kemisk energi överförs till elenergi, t.ex.
ett ficklampsbatteri, under förutsättning att de
reagerande ämnena billigt kan regenereras ur
reaktionsprodukterna med kol. I de senare
utnyttjas bränslet direkt varigenom ingen
bearbetning av reaktionsprodukter behövs.

Kolelementet

Ett direkt kolelement utvecklade Baur &
Ehren-berg redan före första världskriget. Ett U-rör av
eldfast porslin hölls vid 1 000°C med ett
pålindat värmeelement. Dess nedre del var fylld med
smält silver i vilket syrgas blåstes in. I rörets
ena skänkel doppade en nickeltråd ned i silvret,
i den andra fanns en kolstav omgiven av smält
soda, skiktad på silvret. Den genom oxidation av
silvret erhållna silveroxiden utsände negativa
syrejoner, medan kolet gav positiva koljoner.
Därför blir silvret positiv och kolet negativ pol i
elementet. Detta gav 90 % av den teoretiska
elektromotoriska kraften 1,12 V. Vid en strömtäthet
på 50 mA/dm2 blev dess polspänning emellertid
bara 0,8 V.

* Förf:s uppgift. Enligt redaktionens uppfattning är denna siffra
för låg, jfr Tekn. T. 1955 s. 646 och 1956 s. 563.

Den höga drifttemperaturen är nödvändig för
att man skall uppnå så stor reaktionshastighet
att nämnvärd strömtäthet erhålls. Vid 1 000°C
har elementets flesta delar emellertid bara några
timmars livslängd; för upprätthållande av
drift-temperaturen åtgår mer energi än elementet ger;
kolet oxideras delvis till koloxid, varigenom den
tillgängliga kemiska energin utnyttjas
ofullständigt; och bara dyrbart rent kol kan användas
därför att aska, som förstör cellen, inte kan
avlägsnas.

Justi, Bischoff & Spengler har konstruerat ett
kolelement som arbetar vid bara 750°C varvid
elektrolyten är i fast tillstånd. Strax under
smältpunkten har nämligen elektrolyter en
avsevärd ledningsförmåga och deras kemiska
aggressivitet är mycket mindre än när de är
smälta. Elementets syrgaselektrod arbetar med
en kornig blandning av koppar(II)- och
koppar-(I)oxid. När syrgas blåses på den avger den
syrejoner vilka vandrar i ett tunnväggigt rör av fast
soda. Härvid ger de natriumoxid med
natriumjonerna i den termiskt dissocierade sodan.

Två karbonatjoner från sodan bildar tre
molekyler koldioxid med fyrvärda kol joner från
kolelektroden. En molekyl koldioxid avgår i
gasform, medan de två övriga diffunderar tillbaka
på grund av koncentrationsfallet och förenar sig
med natriumoxiden till soda som alltså borde
återbildas.

Detta kolelement utgör ett väsentligt framsteg
genom att man med det för första gången
uppnått 99 % av teoretisk emk. Vidare har denna
kunnat upprätthållas under månader. Belastar
man emellertid elementet, vandrar kol in i
elektrolyten varvid elementet förstörs på två dygn.
Orsaken härtill är att koldioxidens
diffusionshastighet i den fasta elektrolyten är mycket för
liten för dennas regenerering varigenom
elementet inte kan avge energi utan att förstöras.

Idealet för ett bränsleelement är därför en cell
som redan vid rumstemperatur ger teoretisk emk
med en flytande elektrolyt. Cellen bör vidare ha
litet inre motstånd och tillåta stor strömtäthet,
dvs. stor effekttäthet. Ett sådant element kan
inte konstrueras med kol som bränsle, men
flytande eller gasformiga bränslen kan reagera med
avsevärd hastighet redan vid rumstemperatur.

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Project Runeberg, Tue Dec 12 02:40:51 2023 (aronsson) (download) << Previous Next >>
https://runeberg.org/tektid/1956/0637.html

Valid HTML 4.0! All our files are DRM-free