Статические СУВ
В статических системах пары воды диффундируют с поверхности электрода ТЭ к поверхности с более низким парциальным давлением паров воды, способы создания которой и определяют в первую очередь различия данных систем. Более низкое парциальное давление паров воды может быть получено охлаждением поверхности ниже точки росы, при этом сконденсированная влага может непосредственно стекать в водосборник под действием сил гравитации либо отсасываться с помощью системы фитилей благодаря действию капиллярных сил. При расположении рядом с электродом матрицы, пропитанной раствором щелочи, более концентрированным, чем электролит ТЭ, также создаются условия для поглощения паров воды. Поддержание более высокой концентрации электролита в матрице, называемой диффузионной или транспортной, может быть осуществлено испарением воды с противоположной стороны матрицы непосредственно в полость пониженного давления, соединенную с космическим вакуумом или внешним конденсатором, уносом воды циркулирующим электролитом с его последующей регенерацией и другими способами.
Основным преимуществом статической СУВ является возможность разработки вспомогательных систем ЭХГ без агрегатов с движущимися деталями (насосы, вентиляторы) за исключением электромагнитных клапанов, так как принципиально отсутствует необходимость в И—93 209
создании принудительного потока реагента или электролита для удаления воды.
Так как распределение концентрации электролита по поверхности электрода отображает распределение концентрации по поверхности диффузионной матрицы, то данная система позволяет достигнуть равномерного распределения концентрации электролита и температуры
по поверхности электрода, что особенно важно в случае использования ТЭ в капиллярной матрицей (связанный электролит). Однако создание статической СУВ связано с рядом трудностей вследствие переноса теплоты за счет теплопроводное! и газа в зазоре между электродом и охлаждаемой поверхностью и усложнения конструкции батареи ТЭ.
Наибольшее развитие статические СУВ получили в разработках фирмы «Аллнс-Чалмерс», США. В водородно-кислородном ЭХГ космического назначения мощностью 2 кВт на основе ТЭ с асбестовой матрицей система выполнена как двухконтурная, т. е. процессы тепло — и массопереноса осуществляются раздельно и независимо одни от другого. Теплота отводится изнутри ТЭ к наружной поверхности через магниевые элементы конструкции, охлаждаемые циркулирующим гелием. Пары воды диффундируют с поверхности водородного электрода (концентрация электролита в асбестовой матрице около 35%) через водородную камеру к транспортной матрице, пропитанной электролитом с более высокой концентрацией (около 40%) и разделяющей водородную камеру с камерой удаления воды (рис. 5.2). Последняя периодически сообщается с вакуумом, благодаря чему пары воды удаляются. Таким образом, регулирование концентрации электролита в обеих матрицах и скорость удаления воды из ТЭ при данной температуре непосредственно зависят от давления в камере удаления воды. В конструкции электродов и транспортной матрицы предусмотрены резервуары (соответственно дополнительный объем пор электродов и опорная пластина из пористого никеля), обеспечивающие возможность изменения объема электролита при изменении его концентрации в процессе регулирования баланса воды. Данные резервуары являются, следовательно, элементами системы регулирования. Фирма «Аллис-Чал-
мерс» также проводила работы по созданию второго варианта статической СУВ, в которой предусматривалось охлаждение асбестовой матрицы, являющейся поверхностью конденсации паров воды, с помощью циркулирующего хладоагента и отвод воды по капиллярам в асбесте в накопительную емкость. Данная система считалась перспективной для использования в ЭХГ .космического назначения. Для ЭХГ, используемого на земле, фирмой предложена статическая система, которая отличается от варианта с вакуумируемой камерой удаления воды тем, что транспортная матрица омывается потоком циркулирующего электролита, из которого вода удаляется в регенераторе электролита, а теплота — в теплообменнике, установленном после регенератора электролита.