CC BY
8
МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ ЭНЕРГИИ ОТ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ В СРАВНЕНИЕ С ПРОЦЕССОМ
СВ-СИНТЕЗА ПОРОШКОВ Богатов Максим Валерьевич, студент (e-mail: [email protected]) Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
Амосов Евгений Александрович, к.т.н., доцент Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
(e-mail: [email protected])
В данной статье рассматриваются модели процессов получения полезной энергии аккумуляторной батареи в сравнении с процессом СВ-синтеза получения порошков.
Ключевые слова: модель, СВС, энергия, аккумуляторная батарея, под-жиг, заряд-разряд.
СВС - это разновидность горения, в котором образуются ценные твердые вещества, путем перемещения волны химической реакции по смеси реагентов с образованием твердых конечных продуктов, проводимый с целью синтеза веществ материалов. СВС представляет собой режим протекания сильной экзотермической реакции (реакции горения), в котором тепловыделение локализовано в слое и передается от слоя к слою путем теплопередачи. Слои в большинстве случаев состоят из порошков, которые являются реакционными ячейками системы[1].
Примитивная СВС реакция на воздухе приведена на рисунке 1.
Технология СВС состоит из следующих стадий:
- поджиг шихты;
- прохождение волны горение через изделие;
- получение нужного продукта. Соответственно, для каждого шага технологии СВС существует свои энергетические барьеры, благодаря которым и происходит реакция твердопламенного горения. На первой стадии, (до поджига системы) химическая энергия запасена в реакционной ячейки, для того чтобы ее высвободить необходимо воздействие извне, то есть воздействие электрическим импульсом, что приводит к прохождении волны горения через всю заготовку. Затем, когда реакционные ячейки одна за другой передают (высвобождают) друг другу
Рисунок 1. СВС реакция на воздухе.
энергию, происходит химическая реакция, которая приводит к получению нужного продукта, что продемонстрировано на рисунке 2.
а б
Рисунок 2. Модель СВС реакции в ячейке: а - химическая энергия запасена в реакционной ячейке, б - высвобождение энергии.
Прейдем к следующей модели, аккумулятор (лат. ассишиМог - собиратель), устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. Электрический аккумулятор служит для накопления электрической энергии путём превращения её в химическую энергию (при заряде), с обратным преобразованием по мере надобности (при разряде).
Аккумулятор - химический источник тока многоразового пользования, работоспособность которого может быть восстановлена путём заряда, то есть пропускания тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Схема разряда-заряда аккумуляторной батареи показана на рисунке 3.
Аккумулятор состоит из положительных и отрицательных электродов и электролита, что показано на рисунке 4.
Аккумуляторной батареей называют аккумуляторы, соединенные между собой, чтобы получить напряжение (последовательное соединение), силу тока или ёмкость (параллельное соединение) источника большие, чем может дать один аккумулятор [2]. Наибольшее распространение получили свинцовые аккумуляторные батареи из-за их относительной дешевизны и простоты зарядного режима [3].
В процессе зарядки происходит химическая реакция:
2РЬ804 + Н2О = РЬ02 + РЬ + ^04
В заряженном состоянии анод (отрицательный электрод) такого аккумулятора состоит из свинца, а катод (положительный электрод) - из двуокиси свинца РЬ02. Оба электрода изготовлены пористыми, чтобы площадь их соприкосновения с электролитом была как можно больше.
В процессе разрядки происходит обратная реакция:
РЬ02 + РЬ + Н2Б04 =2РЬБ04 + Н2О
Для зарядки аккумулятора требуется некоторая энергия, которая запасается (аккумулируется) в данном устройстве и переходит в электрическую
энергию (выделяется в окружающую среду) при разрядке. Следовательно, при зарядке аккумулятор поглощает энергию, в нерабочем (заряженном) состоянии её сохраняет, а при работе выделяет. Выделяющаяся энергия в частности переходит в тепловую энергию электрического тока и рассеивается в окружающую среду.
9
Водород
Кислород
Свинец
Ионы остатка серной кислоты
Электролит
Генератор / Зарядное устройство
Свинцовый электрод
л
9
Свинцовым
электрод
О* >
Э
9
Свинцовый электрод
Разряженная батарея Батарея в процессе заряда
Рисунок 3. Схема заряда-разряда аккумуляторной батареи.
Блок положительных электродов
Блок электродов в сборе
Полиэтиленовый сего ротор-конверт
Блок
отрицательных
электродов
Рисунок 4. Размещение электродов в аккумуляторной батареи.
В модели работы аккумулятора, таким образом, можно выделить некоторые технологические шаги, а именно: - зарядка (получение энергии);
- заряженное состояние (время при котором в системе не происходит химическая реакция);
- разрядка (высвобождение энергии для работы других систем). Схематически это представлено на рисунке 5.
а
б
Рисунок 5. Модель работы элемента аккумулятора: а - зарядка, б - заряженное состояние, в - разрядка
Исходя из анализа устройства этих систем, можно найти технологические этапы, которые являются, сравнимы для моделей аккумуляторной батареи и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
в
Таблица 1. Сравнение СВ-синтеза и работы аккумулятора
СВС процесс Работа аккумуляторной батареи
-исходные компоненты -заряженное состояние
- поджиг шихты - замыкание электрической цепи
- прохождение волны горения - разрядка
-выделение части энергии в окружающую среду
Исходя из всего вышеизложенного, можно сделать вывод, что процессы получения изделий методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и процесс заряда-разярда аккумуляторной батареи являются, в данной модели, сравнимы и имеют схожие энергитические преобразования.
Список литературы
1. А.Г. Мержанов. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Современные проблемы. Физическая химия [Текст] / А.Г. Мержанов. М. Химия, 1983.
2. Большая Советская Энциклопедия [Электронный ресурс] URL.: http: //bse.sci-НЬ.сош. свободный. Загл. с экрана.
3. В. Е. Ютт, Электрооборудование автомобилей [Текст] / В. Е. Ютт. М. : Горячая линия Телеком. 2009.
Bogatov Maksim Valerievich, student (89277684726)
(e-mail: [email protected])
Samara State Technical University, Samara, Russia
Amosov Evgeny Aleksandrovich, Cand.Tech.Sci., associate professor
Samara State Technical University, Samara, Russia
MODEL OF THE PROCESS OBTAIN USEFUL ENERGY FROM THE BATTERY PACK IN COMPARISON WITH THE PROCESS OF SHS POWDER.
Abstract. This article discusses the process models produce useful battery power compared to the SHS of powders.
Keywords: sample, SHS, energy, battery, ignition, charge-discharge.
УДК 62.732
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РЕАГЕНТЫ И КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ Будыкина Татьяна Алексеевна, д.т.н., профессор (e-mail: [email protected]) Курский государственный университет, г.Курск, Россия Будыкина Ксения Юрьевна, магистрант
Московский государственный институт международных отношений,
г. Москва, Россия (e-mail: [email protected]))
В данной статье рассматриваются характерные для нефтебаз чрезвычайные ситуации, связанные с разливом нефтепродуктов. Определены причины аварийных разливов нефти. Рассматриваются и предлагаются для применения современные способы и средства обеспечения безопасности при ликвидации нефтеразливов. Предлагается использовать торф в качестве эффективного сорбента для реализации экстренных мер по очистке почв от загрязнения нефтепродуктами.
Ключевые слова: нефтебазы, сорбенты, аварийные разливы нефти
Эксплуатация резервуарных парков по хранению нефтепродуктов (нефтебаз) сопряжена с возникновением чрезвычайных ситуаций - возможными аварийными разливами топлива на почвенную поверхность вследствие следующих причин:
- периодически повторяющихся операций слива-налива нефтепродуктов под избыточным давлением из транспортных емкостей в резервуары для хранения и обратно;
- необходимости проведения периодического технического освидетельствования и ремонта оборудования и технологических трубопроводов, сопровождающихся их полным освобождением от нефтепродуктов;
- ошибок при проектировании и изготовлении (дефекты в сварных соединениях, усталостные дефекты металла, не выявленные при освидетельствовании);
