Перегородка изготовлена из такого материала, что через него происходит диффузия, т. е. проникновение ионов водорода, ионизация которого с освобождением электронов осуществляется на поверхности электрода (электроды могут иметь дополнительное каталитическое покрытие). Свободные электроны текут во внешнем контуре цепи, создавая электрический ток (таким образом, при этом электрохимическом холодном «сгорании» движение электронов оказывается уже не хаотическим, как при обычном сгорании, а организованным) ко второму, кислородному электроду. Здесь происходит образование воды из отрицательных ионов кислорода, выделяющихся на этом электроде, и положительных ионов водорода. Элемент может работать при обычных значениях температуры и давления, но его эффективность сильно повышается с их увеличением.
У современных топливных элементов к. п. д. преобразования химической энергии в электрическую достигает 55— 70%, а теоретически возможная величина может приближаться к 100% (недостижимый идеал для тепловой энергии! ). Практически для описанных выше водородо-кислородных элементов к. п. д. равен примерно 50%.
Топливные элементы обладают и многими другими достоинствами — высокой достижимой удельной мощностью, т. е. мощностью на 1 кГ веса; отсутствием движущихся частей, что позволяет получить надежные установки с большим сроком службы; отсутствие вибраций, шума и вредных выделений.
|
Затем, очевидно, нужно добиться того, чтобы все атомы паров цезия обязательно столкнулись, по меньшей мере один раз, с поверхностью вольфрама. Ни один атом не должен ускользнуть от этого, ибо он приведет к снижению коэффициента ионизации, т. е. доли ионизованных атомов в их общем числе, и, следовательно, к ухудшению работы источника, его утяжелению и др.
Материал ионизующей поверхности должен обладать высокой температурой плавления. Этому требованию вполне отвечают вольфрам (температура плавления 3370° С), рений (3167° С), углерод (3550° С). Вот почему наиболее часто предполагается применение именно этих веществ, в особенности вольфрама.