Введение
Глава 1. Анализ существующих конструкций электрохимических генераторов газа и направления по их совершенствованию 11
1.1. Тепломассоперенос в электрохимических системах 11
1.2. Теоретические аспекты разработки систем электрохимических водородных газогенераторов 16
1.3. Анализ видов электрохимических газогенераторов по конструкции и принципам тепломассообмена 19
1.4. Систематизация основных проблем и направлений совершенствования конструкций реакторов 25
1.5. Особенности процессов газовыделения на электродах при электрохимических реакциях ...30
1.6. Вопросы моделирования и оптимизации режимов тепломассопереноса в электрохимических водородных газогенераторах 38
Выводы по первой главе и постановка задачи исследований 40
Глава 2. Тепловые явления в электрохимических водородных газогенера торах в стационарных и нестационарных условиях 42
2.1. Взаимосвязь термокинетических эффектов реакций с технологическими параметрами электрохимических процессов. Эффекты тепловыделения 42
2.2. Анализ источников тепловыделения 54
2.3. Процессы тепломассопереноса в электрохимической ячейке в стационарных условиях 58
2.4. Импульсный электролиз как эффективный способ стабилизации теплового режима газогенератора. Перекрестные эффекты 68
2.5. Тепловые мощности электрохимической ячейки и их зависимость от параметров импульсного тока. Фоновое напряжение 75
Основные результаты второй главы 86
Глава 3. Экспериментальное исследование теплового состояния электрохимического газогенератора и влияющих факторов 87
3.1. Экспериментальное определение температуры по областям реактора при различных режимах питания 87
3.1.1. Экспериментальные установки для определения температуры электролита в приэлектродном слое (зоне реакции). Конструкции термодатчиков 87
3.1.2. Построение температурных полей в электролизёрах и исследование тепловых потоков электрохимических ячеек 92
3.2. Измерение объемов генерируемых газов и определение их относительной дисперсности 97
3.3. Исследование влияния химического состава электролита и режимов электролиза на равномерность токораспределения в электрохимической ячейке 101
3.4. Измерение токов и потенциалов на электродах и в различных областях электролита 106
3.5. Оценка погрешности измерений 110
3.6. Разработка конструкции газогенератора 112
Основные результаты третьей главы 117
Глава 4. Математическое моделирование теплофизических процессов в электрохимических газогенераторах 118
4.1. Исходная формулировка задачи о распределении тепловых источников в электрохимической ячейке 118
4.2. Моделирование граничных условий 120
4,2.1. Граничное условие на полупроницаемой мембране 120
4.2.2. Приведение модели к безразмерному виду и разработка численного метода решения нелинейной задачи 124
4.2.3. Граничное условие на газогенерирующем электроде 127
4.3. Математическое моделирование плотности тепловых источников в электрохимической ячейке 139
4.3.1. Общие положения моделирования 139
4.3.2. Реактор с плоскими электродами 144
4.3.3. Реактор с двумя стержневыми электродами 149
4.3.4. Реактор с системой стержневых электродов 155
4.4. Расчет температурного поля в газогенераторе численными методами 164
4.5. Определение средней температуры приэлектродного слоя по технологическим параметрам процесса 167
Основные результаты четвертой главы 171
Основные результаты работы 172
Библиографический список 174
Приложение 1 184
