CZ270298A3 - Samochladicí jednoobalový generátor z palivových článků a energetická jednotka, využívající soustavu takových generátorů - Google Patents

Abstract

Jednoobalový generátor /10/ z palivových článků obsahuje vnitřní Izolační vrstvu /14/, vnější izolační vrstvu / 16/ a Jediný plášť /20/ mezi Izolačními vrstvami /14, 16/, Palivové články /36/, obsahující elektrody a elektrolyt, Jsou obklopeny vnitřní izolační vrstvou /14/. Vnitřní prostor ΙΥλΙ generátoru /10/ a generátor /10/ je schopen provozu při teplotách, přesahujících zhruba 650ÉC, Kombinace vnitřní Izolační vrstvy /14/ a vnější izolační vrstvy /16/ má schopnost regulovat teplotu pláště /20/ pod sníženou teplotou materiálu pláště /20/. Plášť /20/ může rovněž obsahovat Integrální chladící kanály /30/. Větší množství těchto generátorů /10/ může být umístěno vzájemně jeden za druhým za účelem vytvoření energetického svazku s vnitřním chlazením.

Description

(57) Anotace:

Jednoobalový generátor /10/ z palivových článků obsahuje vnitřní Izolační vrstvu /14/, vnější izolační vrstvu / 16/ a Jediný plášť /20/ mezi Izolačními vrstvami /14, 16/, Palivové články /36/, obsahující elektrody a elektrolyt, Jsou obklopeny vnitřní izolační vrstvou /14/. Vnitřní prostor ΙΥλΙ generátoru /10/ a generátor /10/ je schopen provozu při teplotách, přesahujících zhruba 650ÉC, Kombinace vnitřní Izolační vrstvy /14/ a vnější izolační vrstvy /16/ má schopnost regulovat teplotu pláště /20/ pod sníženou teplotou materiálu pláště /20/. Plášť /20/ může rovněž obsahovat Integrální chladící kanály /30/. Větší množství těchto generátorů /10/ může být umístěno vzájemně jeden za druhým za účelem vytvoření energetického svazku s vnitřním chlazením.

• ·

01-1812-98-Če

Samochladicí jednoobalový generátor z palivových článků a energetická jednotka, využívající soustavu takových generátorů

Oblast techniky

Vynález se týká tepelně řízeného generátoru z palivových článků s elektrolytem z pevného oxidu, a dále se týká svazku takových generátorů, uspořádaného v monokontejnerovém plášti pro použití s celou řadou přídavných součástí v systému pro výrobu elektrické energie o výkonu od 100 kw do 50 MW.

Dosavadní stav techniky

Elektrická generátorová zařízení („generátory), založená na palivových článcích a využívající palivových článků s pevným oxidem, uspořádaných v plášti a obklopených izolací jsou velmi dobře známá a jsou popsána například v patentovém spise US 4 395 468 (Isenberg), dále v materiálu „Palivový článek s pevným oxidem, Westinghouse Electric Corporation, říjen 1992, pro trubicovitý palivový článek s pevným oxidem, dále v patentovém spise US 4 476 196 (Poppel a další) pro plochý deskový palivový článek s pevným oxidem, a konečně v patentovém spise US 4 476 198 (Ackerman a další) pro „zvlněný palivový článek s pevným oxidem, kteréžto veškeré shora uvedené materiály jsou zde uváděny ve formě odkazu.

Palivové články trubicovitého typu mohou obsahovat otevřenou nebo na koncích uzavřenou osově podlouhlou keramickou trubicovou vzduchovou elektrodu, která může být uložena na keramické nosné trubici, zcela pokryté tenkým filmem keramického pevného elektrolytu. Elektrolyt je v podstatě pokryt materiálem cermetové palivové elektrody, pouze s výjimkou tenkého pásku osově podlouhlého spojovacího materiálu.

Palivové články plochého deskového typu mohou obsahovat plochý svazek elektrolytu a spojovací stěny, přičemž eiektrolytové stěny obsahují tenké ploché vrstvy materiálu katody a anody, obklopující elektrolyt.

Palivové články „zvlněného deskového typu mohou obsahovat trojúhelníkovou nebo zvlněnou voštinovou sestavu aktivní anody, katody, elektrolytu a spojovacích materiálů.

Jiné palivové články, které nemají pevný elektrolyt, jako jsou palivové články s roztaveným uhličitanem, jsou rovněž velmi dobře známy a mohou být izolovány s použitím monokontejneru podle tohoto vynálezu.

U konstrukce generátorů s palivovými články je stabilní izolace velmi podstatná, přičemž je jak vnitřní ocelový plášť, tak i vnější ocelový plášť, mezi nimiž je umístěna izolace, odolávající vysokým teplotám, velmi podstatný za účelem ochrany izolace před pronikání plynného vodíku nebo jiného plynného paliva, což může způsobit únik izolačních plynů z izolačních pórů, jak je popsáno v patentovém spise

US 4 640 875 (Makiel).

* »

Ve shora uvedeném patentovém spise jsou rovněž popsána vhodná těsněni pro dvě části vnitřního pláště, umožňující radiální i podélné roztahování vnitřního pláště během tepelných cyklů a během provozu generátoru.

Využití vnitřní kovové nádoby za účelem ochrany určité < části izolace a za účelem působení jako jedna stěna rohového topného potrubí je popsáno v patentovém spise IJS 4 808 491 (Reichner). Tato dvojitá kovová konstrukce pláště byla primárním uspořádáním pro experimentální generátory o výkonu 25 kW. Ve všech případech byla izolace umístěna uvnitř vnějšího kovového pláště.

U dosud známých konstrukcí jsou přívodní potrubní systém okysličujícího vzduchu, který může být obdobný, jako je systém, popsaný v patentovém spise US 4 664 986 (Draper a další), a části vnitřní kovové nádoby spojeny s horkými odpadními plyny zreagovaného ochuzeného oxidačního činidla nebo paliva do spalovací komory, čímž jsou způsobovány vysoké teploty ve vnitřním kovovém plášti. Vysoké teploty kovového pláště mohou být u jediného generátoru ovládány s pomocí specielních kovových a keramických materiálů.

Avšak při komerčním uplatnění, kdy může být svazek více generátorů elektricky propojen za účelem dosažení výstupu ze systému, bude vyžadováno aktivní ochlazování na stranách těch generátorů, které nejsou umístěny na obvodu daného systému. Vysoká cena speciálních ocelí a keramických materiálů pro jednotlivé generátory zůstává velkým problémem, přičemž problém chlazení vnitřního prostoru svazku generátorů z palivových článků s pevným oxidem vyvolává vážné obtíže, ke kterým dosud nedocházelo. Bez uvedeného ústředního chlazení * »

může po dlouhodobém provozu docházet k vrásněni, k vyboulení nebo ke ztrátě soudržnosti nádob, umístěných poblíž středu celého svazku.

V technické literatuře je popsána celá řada systémů palivových článků.

V patentovém spise US 3 972 731 (Bloomfield a další) je popsána energetická jednotka s tlakovými palivovými články. Vzduch je zde stlačován kompresním zařízením, jako je kompresor a turbína, které jsou provozně spojeny, a které jsou poháněny odpadní energií, produkovanou energetickým zařízením ve formě horkého stlačeného plynného média, jako jsou odpadní plyny palivových článků. Tyto odpadní plyny jsou zaváděny do turbíny, která pohání kompresor pro stlačování vzduchu, dodávaného do palivových článků.

Podle patentového spisu US 5 413 879 (Domeracki a další) jsou palivové články s pevným oxidem rovněž integrovány do systému plynové turbíny. Předehřátý stlačený vzduch je dodáván do palivových článků s pevným oxidem společně s palivem za účelem výroby elektrické energie a horkých plynů, kteréžto horké plyny jsou dále ohřívány spalováním nezreagovaného paliva a okysličovadla či oxidačního činidla, zbývajícího v horkých plynech. Tyto plyny o vysoké teplotě jsou zaváděny do horní spalovací komory, do které je dodáván druhý proud paliva za účelem produkce ještě více ohřátého plynu, než je plyn, expandující v turbíně.

V patentovém spise US 4 622 275 je rovněž popsána energetická jednotka s palivovými články, kde je upravené reaktivní palivo dodáváno do anody palivového článku, přičemž

expanzní turbína, spojenás kompresorem, dodává stlačený plyn do katody palivového článku, kterýžto stlačený plyn je směšován s výstupním plynem z anody, který zde byl spalován.

Jak již bylo dříve zdůrazněno, tak u energetických jednotek musejí být svazky generátorů z palivových článků, moduly nebo energetické bloky ochlazovány ve vnitřním prostoru svazku za účelem zabránění přehřívání a možnému poškození nekeramických součástí. Rovněž za účelem komerčního uplatnění musí být snížen počet plášťových obalů. Je tedy jedním z úkolů tohoto vynálezu vyvinout tepelně řízený generátor a chlazený svazek monokontejnerových generátorů.

Podstata vynálezu

Jak ze shora uvedeného vyplývá, týká se tento vynález samochladicího jednoobalového generátorového zařízení s palivovými články, které je charakterizováno tím, že obsahuje vrstvu vnitřní izolace, vrstvu vnější izolace a jediný plášť, jehož strany jsou umístěny mezi izolačními vrstvami, kde je větší množství palivových článků, obsahujících elektrody a elektrolyt, obklopeno vnitřní izolací, přičemž je uvedený generátor schopen provozu přesahujících zhruba 650° C, při vnitřních teplotách a přičemž uvedená kombinace vnitřní a vnější izolační vrstvy má schopnost regulovat teplotu pláště pod sníženou teplotu materiálu pláště.

Materiálem pláště může být litina, speciální beton s vhodnými plnicími materiály, tvarovaná keramika, celá řada levných komerčních ocelí a podobně.

Plášť může tvořit jediná diskrétní vrstva (včetně kompozitní nebo laminované), například keramického materiálu nebo betonu, popřípadě s tenkou složkou kontaktního vnějšího plechu z nerezavějící nebo z uhlíkaté oceli.

Využití kombinace vnitřní a vnější izolace za účelem regulování teploty pláště generátoru s palivovými články poskytuje výrazné výhody z hlediska nákladů i z hlediska provozu, a to i tehdy, kdy vnitřní izolace nemusí být chráněna vnitřním pláštěm, plechovou nádobou nebo podobno proti dotýkajícímu se plynnému palivu a proti dotýkajícím se zplodinám hoření paliva, a kdy ztrácí podstatné izolační vlastnosti.

Palivové články budou obecně v provozu při teplotách, přesahujících 650° C, a to obvykle při teplotách od zhruba 650° C až do zhruba 1 250° C. Uspořádání pláště může být čtvercové, kruhové nebo může mít jiný geometrický tvar, přičemž palivové články mohou být v provozu v tak zvaném „tlakovém způsobu, to jest při tlaku, převyšujícím zhruba dvě atmosféry nebo zhruba 28,5 libry na čtvereční palec (to jest zhruba 2,0 kg/cm²).

Vynález se dále rovněž týká samochladicího jednoobalového generátorového zařízení z palivových článků, které je charakterizováno tím, že obsahuje: vrstvu vnitřní izolace, vrstvu vnější izolace, jediný kovový plášť opatřený vrškem, spodní a boční úseky z alespoň bočním úsekem pláště umístěným mezi izolačními vrstvami, uvedený boční úsek je opatřen chladicími kanály, přičemž kanály na bočním úseku jsou propojeny se zdrojem chladicí kapaliny nebo plynu, větší množství palivových článků, obsahujících elektrody a elektrolyt, obklopených vnitřní izolací, vstup plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla a vstup plynného ·

paliva, propojený s palivovými kanály pro umožnění průchodu paliva k palivovým článkům.

Kanály plynnného okysličovadla nebo oxidačního činidla ze vstupu okysličovadla nebo oxidačního činidla jsou propojeny s chladicími kanály za účelem umožnění průchodu plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla chladicími kanály k palivovým článkům, přičemž plynné okysličovadlo nebo oxidační činidlo působí jako chladicí plyn.

U tohoto uspořádání je vnitřní izolace předmětem styku s vnitřními plyny. Spodní vzduchový přetlak propojuje rozdělovači potrubí vstupu okysličovadla nebo oxidačního činidla s chladicími kanály, kteréžto chladicí kanály odpovídají vrchnímu tlakovému přetlaku, se kterým může plynné okysličovadlo nebo oxidační činidlo procházet k palivovým článkům. Ejektor může dodávat palivo ze vstupu paliva k palivovým článkům.

U obou popsaných generátorů trubicovitého typu, plochého deskového typu nebo jiných typů mohou být vysokoteplotní palivové články využity v rámci monokontejneru, přičemž pro palivové články může být využita celá řada pevných či U těchto kapalných generátorů dochází k požadavků.

základních látek pro elektrolyty, je odstraněno používání dvojího pláště, čímž podstatnému snížení nákladů a prostorových

Generátor může pracovat při vnitřních teplotách až do zhruba 1 250° C v proudu paliva a okysličovadla nebo oxidačního činidla, jakým je například kyslík nebo vzduch, a může být rovněž propojen nebo pracovat ve spolupráci alespoň se třemi velmi dobře známými pomocnými zařízeními, jako jsou například regulátory, kyslíkový nebo vzduchový předehřívač, kompresor palivového plynu, palivové odsiřovací zařízení, kyslíkový nebo vzduchový kompresor, který může být operativně připojen k turbíně, zdroj palivového plynu, tepelné výměníky a jednotku pro regeneraci tepla za účelem regenerace tepla z horkých odpadních plynů z palivových článků, a horní spalovací komoru za účelem vytvoření systému pro výrobu elektrické energie.

Vynález se rovněž týká systému pro výrobu elektrické energie, který je charakterizován tím, že obsahuje větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků, přičemž každý generátor obsahuje: vrstvu vnitřní izolace, vrstvu vnější izolace, jediný kovový plášť mezi izolačními vrstvami, plášť obsahuje vršek, spodní a boční úseky, boční úsek pláště je opatřen chladicími kanály, větší množství palivových článků, obklopených vnitřní izolací, vstupní palivové kanály a přenosové palivové kanály, propojené s palivovými články, vstupní kanály okysličovadla nebo oxidačního činidla a přenosové kanály okysličovadla nebo oxidačního činidla, propojené s palivovými články, přičemž je větší množství generátorů umístěno vzájemně jeden za druhým za účelem vytvoření uzavřeného svazku generátorů, každý generátor je schopen provozu při vnitřních teplotách přesahujících zhruba 700° C, uvedený svazek je opatřen úseky vnější strany pláště generátoru a úseky vnitřní strany pláště generátoru, přičemž úseky vnitřní strany pláště generátoru mohou být ochlazovány plynem nebo kapalinou, procházející chladicími kanály na hranici úseků vnitřní strany pláště generátoru celého svazku.

φ «

- φφφφ φ φ φφφ g φφ ·«· ··· φ· ··

Tento typ energetického systému může být například součástí integrované kombinované energetické jednotky s parní turbínou na zplyňování uhlí s palivovými články, která zahrnuje větší množství zplyňovacích zařízení na uhlí a svazků generátorů s palivovými články nebo energetických bloků s přidruženými zařízeními na přeměnu stejnosměrného elektrického proudu na střídavý elektrický proud.

Tento systém řeší problémy přehřívání, kterými se vyznačují svazky uzavřených generátorů, a vykazuje podstatné úspory vnitřních nákladů a prostorových nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Pro lepší a hlubší porozumění podstatě předmětu tohoto vynálezu budou nyní popsána výhodná, avšak neomezující příkladná provedení předmětu tohoto vynálezu, která jsou znázorněna na připojených výkresech, kde:

obr. 1, který nejlépe ze všech obrázků ukazuje předmět tohoto vynálezu, znázorňuje v částečném řezu trojrozměrný axonometrický pohled na jedno provedení samostatného generátoru s palivovými články, který má monokontejner, jehož chlazení je regulováno kombinací vnitřní a vnější izolace;

obr. 2 znázorňuje v částečném řezu trojrozměrný axonometrický pohled na jiné provedení samostatného generátoru s palivovými články, který má monokontejner s vnitřními integrálními chladicími kanály, jejich chlazení je regulováno kombinací chladicích kanálů a vnitřní a vnější izolace;

• φ obr. 3 znázorňuje v částečném řezu trojrozměrný axonometrícký pohled na jedno provedení monokontejneru podle obr. 2, a to z poněkud odlišného úhlu pro ilustrativní účely, kdy jsou mnohem jasněji vidět vnitřní chladicí kanály a vnitřní izolace generátoru;

obr. 4 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry 4-4 z obr. 2, na generátor s palivovými články podle obr. 2, přičemž jsou zde znázorněny palivové články, vnitřní chladicí kanály monokontejneru, vnitřní a vnější izolace a palivové vstupní potrubí;

obr. 5 znázorňuje pohled palivovými články podle obr.

v řezu na generátor s 2, ukazující dráhy průtoku okysličovadla nebo oxidačního činidla a paliva;

obr. 6 znázorňuje částečný pohled v řezu na jedno provedení svazku deseti blízko sebe uspořádaných monokontejnerových generátorů, které vytvářejí kompaktní energetický blok o výkonu až do 1,5 MW, a to s chlazením prostřednictvím vnitřní a vnější izolace a s kanály pro chladicí okysličovadlo nebo oxidační činidlo uvnitř svazku, stejně jako kolem obvodu svazku; a obr. 7 znázorňuje provedení integrované energetické jednotky na zplyňování uhlí s parní turbínou a s palivovými články o výkonu 300 MW, využívající větší množství energetických bloků, jako jsou znázorněny na obr. 6.

fefe · fe • fe • · * • fefe • fefefe·

Příklady provedeni vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn jeden typ generátoru 10 z palivových článků. Jeho trubicovitá konstrukce je využitelná zejména pro palivové články, které jsou provozovány při vyšších tlacích, než je tlak atmosférický.

Vnitřní prostor 12 generátoru 10 obsahuje větší počet palivových článků (na obrázcích výkresů neznázorněno), které mohou mít různé uspořádání, mohou být například ploché, zvlněné nebo trubicovité, a mohou využívat celou řadu elektrolytů, schopných provozu při relativně vysokých teplotách, jako například kyselina fosforečná jako základní materiál nebo keramický pevný oxid, umístěných mezi elektrodami, jako jsou vzduchové elektrody (to jest elektrody, které jsou ve styku s okysličovadlem nebo s oxidačním činidlem, jako je vzduch) a palivové elektrody (to jest elektrody, které jsou ve styku s palivem, jako je upravený uhelný plyn nebo upravený zemní plyn).

Palivové články budou vybaveny vzájemnými propojeními a energetickými vedeními, potrubími pro přívod a přenos okysličovadla nebo oxidačního činidla, potrubími pro přívod a přenos paliva a podobně.

Tyto palivové články jsou obklopeny vnitřní izolační vrstvou 14. Vnější izolační vrstva 16 obklopuje alespoň boční strany 18 pláště 20 generátoru 10 (na obrázcích znázorněno jako beton) a obvykle rovněž pokrývá vršek 22 pláště 20 generátoru 10.

• ft • ftftft « ft · <

• ft ft*

Provedení pláště 20 generátoru 10, znázorněné na obr. 1, je „kompozitním provedením, zahrnujícím hlavní plášť 20, vyrobený například ze speciálního betonu, jako je například beton vyztužený uhlíkovými vlákny nebo beton vyztužený keramickými vlákny pro uplatnění při vysokých teplotách, který je případně ve styku s tenkým kovovým plechem, jako je například ocelový plech 2 0, popřípadě opatřený žebrovitým zesílením nebo vyztužením horní strany.

Tento plášť, i když je pro jeho konstrukci použito jednoho nebo více tenkých ocelových plechů 2_0' , je přesto v tomto popise definován jako jediný plášť, jediný obal, jediné pouzdro nebo monokontejner. Mezi hlavním pláštěm 20 a jakýmkoliv dalším případně přidruženým ocelovým plechem 20 není žádná hlavní izolační vrstva. Zejména a s výhodou tam není žádná kovová vrstva nebo jiná vnitřní vrstva, směřující dovnitř k vložené vnitřní izolační vrstvě 14 podle provedení, znázorněného na obr. 1.

Vnitřní izolační vrstva může být ve styku s horkými palivovými plyny, se směsí reagujícího okysličovadla a paliva a případně s horkým plynným oxidačním činidlem, a to na různých místech v rámci generátoru a při teplotách až do 1 250° C a při možných tlacích od 28,5 psi až do 220 psi (to jest od 2,0 kg/cm² až do 15,5 kg/cm²).

V důsledku toho musí být izolace vybrána z omezeného okruhu materiálů, které jsou schopny odolávat těmto teplotám a stále ještě poskytovat přiměřenou tepelnou ochranu pro daný plášť. Izolace by obecně neměla v podstatě obsahovat oxid křemičitý, aby bylo zabráněno případné kontaminaci palivových článků oxidem křemičitým, a to zejména palivových článků s

4* ··

• « pevným oxidem, neboť by tak mohlo dojít k potenciálnímu snížení výkonu.

Takže vnitřní izolační vrstva 14 by měla s výhodou být vyrobena z materiálu, obsahujícího vlákna vysoce čistého oxidu hlinitého. Takovýto materiál oxidu hlinitého vykazuje velmi dobré izolační vlastnosti a je dostupný ve vysoké čistotě, kde je obsah oxidu křemičitého zcela minimalizován. Takováto izolace z oxidu hlinitého je zcela porézní, přičemž neztrácí některé užitečné izolační vlastnosti, je-li vystavena upravenému palivu, které je obsaženo v typických soustavách palivových článků.

Vnější izolační vrstvu 16 může tvořit oxid křemičitý, skelná vlákna, oxid hlinitý nebo podobné materiály, které mohou být obecně vystaveny působení okolního vzduchu.

Za účelem kombinace vnitřní a vnější izolace, která má napomáhat regulaci teploty pláště generátoru z palivových článků až pod snižující se teplotu materiálu pláště, může být poměr tloušťky vnitřní izolace ku tloušťce vnější izolace obecně zhruba od (1) : (0,2) až do (1) : (3) . V experimentálních provozech je používáno poměru (1) : (0,35).

Je žádoucí používat plášť 20 generátoru 10, který může být betonový, kompozitní z betonu a kovového materiálu, kovový, jako například ocelový, nebo keramický při nejnižší bezpečné provozní teplotě za účelem minimalizace množství drahé a nákladné vnitřní izolace. Vnitřní izolace je obecně vždy dražší a nákladnější, a to zejména v důsledku požadavků na její vysokou čistotu.

• · • · · · · * · · ··· • ·· · · φ φ · ···· φ

-, ···♦ φ φ · · · ·· · ··· ··· ·· ··

Celková tloušťka, požadovaná pro vnitřní izolační vrstvu 14 a pro plášť 20 generátoru 10, je stanovena celkovými povolenými tepelnými ztrátami a požadovanou tepelnou účinností a efektivitou soustavy palivových článků.

Dalším přídavným znakem celkové konstrukce je aktivní chlazení strukturální bariéry 20. Toto aktivní chlazení může snadno regulovat teplotu pláště 20 generátoru 10, a to v důsledku relativně velké tepelné rezistence vnitřní izolační vrstvy 14 . Chladivém může být vstupující vzduch, používaný k dodávání do soustavy palivových článků, nebo samostatný chladicí zdroj, jako je například voda, chemikálie nebo plyny, které musejí být pro jejich další použití nebo zpracování v každém případě ohřívány, takže jde v případě o jakoukoliv ekonomicky dostupnou kapalinu nebo plyn.

Jak již bylo dříve uvedeno, mohou být palivovými články, použitými uvnitř generátoru, zobrazeného na obr. 1 nebo na obr. 2, palivové články s elektrolytem z pevného oxidu nebo z roztaveného uhličitanu, a to v jakémkoliv typu uspořádání. Avšak z důvodů zjednodušení budou nadále popisovány trubicovité palivové články s elektrolytem z pevného oxidu, a to jako příkladný typ pro použití u předmětu tohoto vynálezu, přičemž se tento popis bude obecně týkat zejména tohoto typu, což nelze v žádném případě považovat jako omezování rozsahu ochrany předmětného vynálezu.

Palivové články s pevným oxidem jsou vysoce účinná a efektivní ústrojí, která přeměňují chemickou energii na energii elektrickou. Tyto palivové články pracují při atmosférickém tlaku nebo při zvýšených tlacích, a to při teplotách přibližně kolem 1 000° C za účelem výroby elektrické energie při použití různých druhů fosilních paliv, jako je například uhelný plyn vyrobený z uhlí, zemní plyn nebo destilované palivo.

Teplota odpadních plynů, vystupujících z palivových článků, je mezi 500° C a 850° C, přičemž takováto teplota je velmi přitažlivá pro společné uplatnění nebo pro použití v základových cyklech pro veškeré elektrické hnací jednotky.

Palivové články s pevným oxidem při svém provozu skutečně vedou kyslíkové ionty z jedné vzduchové elektrody (katody), kde se tyto vzduchové ionty vytvářejí, pevným elektrolytem k palivové elektrodě (anodě). Tam tyto kyslíkové ionty reagují s oxidem uhelnatým (CO) a s vodíkem (H₂) , obsažených v palivovém plynu za účelem dodávání elektronů a za účelem výroby elektrické energie.

Trubicovité palivové články s pevným oxidem vykazují pórovité vzduchové elektrody z hustého manganitanu lantanu. Plynotěsný elektrolyt z yttriem stabilizovaného zirkonia (o tloušťce přibližně 40 mikrometrů) pokrývá vzduchovou elektrodu s výjimkou pásu o šířce zhruba 9 mm podél celé aktivní délky palivového článku. Tento pás vystavené vzduchové elektrody je pokryt tenkou, hustou, plynotěsnou vrstvou hustého chromidu lantanu. Tato vrstva, nazývaná článkovým vnitřním spojem, slouží jako elektrická dotyková oblast pro přiléhající sousední palivový článek nebo pro kontakt dodávky elektrického proudu. Palivová elektroda je z niklového a zirkoniového cermetu a pokrývá celý povrch elektrolytu s výjimkou povrchu v blízkosti vnitřního spoje.

• φ ·· • · · φ φ φφ« φ · φ φ φ φ φ * φ

Při provozu je do palivového článku přiváděn vzduch, a to obecně prostřednictvím vzduchové vstřikovací trubice. Vzduch, přiváděný poblíže uzavřeného konce palivového článku, proudí prstencovitým prostorem, vytvářeným palivovým článkem a jeho souosou vstřikovací trubicí. Palivo proudí vně palivového článku.

V aktivním úseku palivového článku bývá elektrochemicky zužitkováno (neboli zreagováno) obvykle 85 % veškerého paliva. Pro plyny nepropustný elektrolyt neumožní nebo nedovolí, aby dusík procházel ze strany vzduchu na stranu paliva, takže je palivo okysličováno v prostředí, které neobsahuje dusík, a které tak zabraňuje vytváření oxidů dusíku (N0_x) .

Na otevřeném konci palivového článku reaguje zbývající palivo s proudem vzduchu, opouštějícím palivový článek, čímž je vytvářeno přídavné užitečné teplo. Úprava zemního plynu a jiných paliv, obsahujících uhlovodíky, může být v případě nutnosti v rámci generátoru provedena. Vstupující palivo může být přeměněno na vodík (H₂) a na oxid uhelnatý (CO) v rámci generátoru, čímž je eliminována potřeba dalších vnějších úpravných zařízení. Veškerá proudění plynu a veškeré reakce jsou ovládány a regulovány v rámci generátorového zařízení.

Při konstruování elektrického generátoru s palivovými články s pevným oxidem jsou jednotlivé palivové články „svázány” do svazku sériově nebo paralelně elektricky propojených palivových článků, vytvářejících polopevnou strukturu, která tvoří základní stavební blok generátoru.

Jednotlivé individuální svazky jsou uspořádány do sérií nebo paralelně za účelem vytváření generátorového napětí nebo generátorového proudu, závisejícího na příslušném uplatnění, a za účelem vytváření příslušných podmodulů. Paralelní elektrické zapojení jednotlivých palivových článků v rámci svazku zvyšuje spolehlivost generátoru. Podmoduly jsou dále kombinovány buď v paralelním nebo v sériovém zapojení za účelem vytváření generátorového modulu.

Za účelem získání úplnějšího a kompletnějšího popisu trubicovitých palivových článků a jejich funkce a provozu v generátorovém zařízení lze odkázat na patentový spis US 4 395 468 (Isenberg).

Na obr. 2 výkresů je znázorněno jiné provedení generátoru 10 z palivových článků.

Vnější izolační vrstva 16 obklopuje alespoň strany pláště 20 generátoru 10, který může být vyroben výlučně ze železa, z oceli, z nerezové oceli, z niklové slitiny nebo z jiného vhodného kovového materiálu. Generátor 10 postrádá vnitřní válec, plechovou nádrž nebo stěnu, sousedící s vnitřní částí vnitřní izolační vrstvy 14 . Vnější izolační vrstva 16 obvykle rovněž pokrývá vršek 22 pláště 20 generátoru 10, jak je na obr. 2 znázorněno.

Na obr. 2 je rovněž znázorněno rozváděči potrubí 2 4 okysličovadla či oxidačního činidla, kde může být například přiváděn vzduch do spodní části generátoru 10. Sběrné potrubí 26 spálených odpadních plynů je určeno k odvádění využitého spáleného paliva a spotřebovaného okysličovadla či oxidačního činidla.

·

Palivo může být, jak již bylo shora popsáno, přiváděno do vrchní části generátoru 10 prostřednictvím palivových vstupních prostředků, jako je například vstupní palivové potrubí 28. V částečném řezu znázorněný vršek 22 pláště 20 generátoru 10 ukazuje vrchní plášť 2 0 generátoru 10 s integrálními chladicími kanály 30 a rovněž ukazuje vnitřní izolační vrstvu 14.

Podrobnější detailní vyobrazení spodní části pláště 2j0 generátoru 10 je znázorněno na obr. 3.

zde chladicího a nese vnitřní strany umístěny vnější izolační obr. 4.

Tento plášť 20 generátoru 10 je jednoobalového či monokontejnerového typu izolační vrstvu 14 . Plášť 20 má alespoň své mezi vnitřní izolační vrstvou 14 a vrstvou 16, jak je znázorněno na obr. 2 a na

Chladicí kanály 30 jsou vyobrazeny na stranách pláště 20, přičemž s výhodou obklopují plášť 20, jak je na vyobrazení znázorněno. U jednoho příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu, znázorněného na obr. 3, pak spodní část těchto chladicích kanálů 30 odpovídá vstupu plynného okysličovadla či oxidačního činidla, jako je například spodní přetlak 32 vzduchu, z rozváděcího potrubí okysličovadla nebo oxidačního činidla.

Vnitřní prostor 12 generátoru 10, zobrazený na obr. 3, obsahuje větší množství palivových článků, jak již bylo výše uvedeno, které jsou obklopeny vnitřní izolační vrstvou 14. Vstup plynného paliva ze vstupního palivového potrubí 28 může být propojen s palivovými přenosovými kanály za účelem umožnění průchodu paliva k vnějším stranám palivových článků.

• » • ·

Kanály pro přenos plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla jsou prostřednictvím chladicích kanálů 30 propojeny s vrchní částí chladicích kanálů za účelem umožnění průchodu okysličovadla nebo oxidačního činidla do vnitřku palivových článků. Při popise vyobrazení na obr. 4 a na obr. 5 bude podrobněji popsán průchod okysličovadla či oxidačního činidla a průchod paliva u tohoto provedení předmětu vynálezu.

Okysličovadlo či oxidační činidlo může být pochopitelně přiváděno přímo k palivovým článkům obdobně jako palivo, přičemž chlazení může být prováděno pomocí nepřetržitého proudění vody nebo jiných kapalin či plynů. Vnitřní izolace je ve všech případech vystavena styku s vnitřními plyny. Plášť 20 generátoru 10 je na obr. 3 ve všech případech znázorněn jako zakulacený čtyřhran, avšak může mít rovněž i jiné uspořádání, jeho boční úseky mohou být například vytvořeny ve formě spojité trubky.

Na obr. 4 je znázorněn řez izolovaným generátorem podle obr. 2, vedený podél čáry 4-4 z obr. 2, přičemž jsou zde znázorněny svazky 34 palivových článků, kde každý svazek 34 obsahuje větší množství vzájemně propojených palivových článků 36, které jsou zde znázorněny jako trubicovité palivové články s pevným oxidem s elektrodami a se sendvičovým elektrolytem.

Plášť 20 generátoru 10, obklopený vnitřní izolační vrstvou 14 a vnější izolační vrstvou 16, obsahuje chladicí kanály 22' které jsou s výhodou umístěny kolem obvodu pláště 20. Není zde žádný vnitřní plášť, žádná kovová nebo jiná stěna či konstrukce obsahující vnitřní izolaci 14.

« · · · tt · • * I

Plášť 20 nevkládá vnitřní izolaci 14 mezi vnitřní plechovou nádobu nebo jiný člen.

Palivo vstupuje do vstupního palivového potrubí 28 a prochází s výhodou k jednomu nebo k více ejektorům 38, které je možno lépe vidět na obr. 5, přičemž společně s dodávkou paliva mohou být ve směsi vstřikovány recirkulační plyny za účelem vytvoření proudu, použitelného v upravujícím úseku 40 pro dosažení optimálních provozních podmínek.

Proud 42 paliva poté opouští upravující úsek 40 a prochází přetlakovým úsekem 44 paliva do potrubí pro dodávku paliva, kterým prochází alespoň částečně upravené palivo k vnějším stranám palivových článků 36, jak je znázorněno na obr. 5, kde palivo reaguje podél podélného povrchu palivové elektrody na vnější straně trubicovitých palivových článků 36.

Jak je znázorněno na obr. 5, tak okysličovadlo nebo oxidační činidlo vstupuje do spodního přetlaku 32 vzduchu jako proud 48 okysličovadla či oxidačního činidla, procházející směrem vzhůru chladicími kanály 30 k vrchní části horního vzduchového distribučního přetlaku 50.

Proud 48 okysličovadla či oxidačního činidla dále prochází směrem dolů jednotlivými přívodními trubkami 52 okysličovadla či přívodního činidla do spodního vnitřního prostoru každého palivového článku 3 6, kde okysličovadlo či oxidační činidlo o sobě velmi dobře známým způsobem ze stavu techniky obrací svůj proud a prochází do prstencovitého prostoru mezi přívodní trubkou 52 okysličovadla nebo •

oxidačního činidla a vnitřní vzduchovou elektrodou, kde reaguje podél vnitřního povrchu vzduchové elektrody.

Zreagované okysličovadlo nebo oxidační činidlo nakonec vstupuje do spalovacího oddílu 54 (toto proudění není znázorněno) jako upotřebené odpadní okysličovadlo nebo oxidační činidlo. Toto upotřebené odpadní okysličovadlo nebo oxidační činidlo poté shoří společně s upotřebeným palivem, čímž vzniknou výfukové odpadní plyny .56, jejichž část může být recirkulována do ejektoru 38. Zbytek výfukových odpadních plynů prochází výfukovým kanálem 58 do sběrného potrubí 26 spálených odpadních plynů, znázorněného na obr. 2.

Další podrobnosti shora uvedeného proudění stejně jako využití ejektrového systému lze nalézt v patentovém spise US 5 169 730 (Reichner).

Na obr. 6 je znázorněna soustava 60 deseti izolovaných monokontejnerů, vytvářející energetický blok.

Jak zde lze vidět, je plášť 20, obsahující chladicí kanály 30, obklopen vnější izolační vrstvou 16 (vnitřní části generátoru z palivových článků zde nejsou z důvodu jasnosti a přehlednosti znázorněny). Úseky 62 vnější strany generátoru, stejně jako úseky 64 vnitřní strany generátoru mohou být ochlazovány plynným okysličovadlem nebo oxidačním činidlem, procházejícím chladicími kanály 30.

Toto shora uvedené ochlazování je obzvláště velmi důležité ve středových vnitřních částech 66 soustavy 60, přičemž jsou tak řešeny problémy s přehříváním, které vznikají u těsně uzavřeného generátorového svazku, a je tak ·· umožněno použití širšího úseku oceli pro plášť 20 generátoru 10. Bez chlazení mezi jednotlivými moduly by prostor mezi moduly dosahoval teploty až 1 000° C nebo i výše.

Stabilní kovové konstrukce pro dlouhodobé využití při takto vysokých teplotách nezbytně vyžadují použití speciálních a velmi nákladných slitin. Sběrné potrubí 26 spálených odpadních plynů, znázorněné mnohem zřetelněji na obr. 2, je znázorněno vzájemně propojené od generátoru ke generátoru. Vstupní palivové potrubí 28 je rovněž znázorněno jako propojené.

Na obr. 7 je znázorněna parní elektrárna 70 na zplyňování uhlí s palivovými články o výkonu 300 MW.

Je zde znázorněna jednotka 72 na zplyňování uhlí, provoz 74 na oddělování vzduchu (kyslíku), jednotka 76 přeměny stejnosměrného elektrického proudu na proud střídavý, elektrické spínací zařízení a jednotka úpravy výkonu, a to společně s pěti uhelnými skladovacími sily 78 na 50 000 tun uhlí.

Dodávka paliva z jednotek na zplyňování plynu může zásobovat osm soustav 60 deseti izolovaných monokontejnerů s palivovými články s pevným oxidem, které byly již dříve popsány, přičemž každý obsahuje 12 generátorů s palivovými články s pevným oxidem nebo modulů, které jsou dále sdruženy s tepelně regenerační parní turbínou 80 a s tepelně regeneračním parním generátorem 82 . Jak je zde vidět, mohou být bloky palivových článků s pevným oxidem integrovány do systému, využívajícího turbínu.

« ·

V tlakovém energetickém blokovém systému palivových článků s pevným oxidem, který byl již shora popsán, může kompresor stlačovat předem ohřátý vzduch, který může být dodáván do palivových článků. Horký plyn z energetických bloků může být čerpán při vysokém tlaku do spalovací komory, produkující dále ohřáté horké plyny, které mohou expandovat v turbíně a produkovat tak energii. Turbína pak může dále pohánět kompresor pro stlačování proudu okysličovadla nebo oxidačního činidla, jak je popsáno v patentovém spise US 3 972 731 (Bloomfield a další).

V tlakovém energetickém blokovém systému palivových článků s pevným oxidem mohou být rovněž horké plyny z energetických bloků vedeny do turbíny prostřednictvím horní spalovací komory, která je zásobována palivem za účelem produkování ještě dále ohřátých horkých plynů, které jsou poté vedeny do turbínového zařízení, kde expandují, jak je popsáno v patentovém spise US 5 413 879 (Domeracki a další) .

V integrovaném systému plynové turbíny a palivových článků s pevným oxidem jsou hlavními součástmi tohoto systému kompresor, turbína, rotor, jehož prostřednictvím turbína pohání kompresor, a dále elektrický generátor, předehřívač paliva, předehřívač vzduchu, palivové odsiřovací zařízení, generátor z palivových článků se spalovací komorou, horní spalovací komora a komín pro odvod spálených plynů.

Při provozu pak kompresor, který obsahuje řady stacionárních lopatek a otáčejících se lopatek, nasává okolní vzduch a stlačuje jej na stlačený vzduch. Tento stlačený vzduch je po průchodu horní spalovací komorou ohříván prostřednictvím vzduchového předehřívače. Tento vzduchový • · předehřívač, který může být typu s žebrovanými trubkami, je opatřen povrchy pro přenos tepla, které umožňují přenášet teplo z plynů, výstupujících z turbíny a odváděných předehřívačem paliva, na stlačený vzduch, čímž dochází k produkci ohřátého stlačeného vzduchu. Tento stlačený vzduch může být ohřát přibližně na 500 až 600° C.

Ohřátý stlačený vzduch je poté zaváděn do generátoru s palivovými články s pevným oxidem. Plynné palivo, kterým může být přírodní zemní plyn nebo palivový uhelný plyn, odvozený z uhlí, je vedeno prostřednictvím čerpadla předehřívačem paliva. Tento předehřívač paliva, který může být typu s žebrovanými trubkami, je opatřen povrchy pro přenos tepla, které umožňují přenášet teplo z plynů, vystupujících z turbíny, na palivo, čímž dochází k produkci ohřátého paliva. Toto palivo může být ohřáto přibližně na 400° C. Ohřáté palivo je poté zavedeno do odsiřovacího zařízení, které může obsahovat nádobu, obsahující lože sírového sorbentu, kterým palivo protéká. Palivo, vystupující z odsiřovacího zařízení, obsahuje s výhodou méně než 0,1 ppm síry.

Přestože provedení podle obr. 6 a podle obr. 7 byla obecně popsána s využitím palivových článků s pevným oxidem, je pochopitelně možno u takovýchto systémů využívat i jiných typů palivových článků, jak již bylo dříve popsáno. Jde zde pouze o jedno konstrukční provedení, které může používat uzavřených soustav energetických bloků podle tohoto vynálezu. Jsou rovněž použitelné u systémů palivových článků s pevným oxidem, využívajících páry z kotlů, u veškerých elektrických energetických jednotek s palivovými články s pevným oxidem, využívajícími zkapalněného přírodního zemního plynu, u existujících elektráren na fosilní paliva a u elektrického pohonu námořních plavidel.

Využití samochladicích jednoobalových energetických blokových soustav podle tohoto vynálezu umožňuje využívat. Komerčních palivových článků s pevným oxidem ať už při atmosférickém tlaku nebo při zvýšeném tlaku, přičemž uvedené využití má následující výhody:

- až 80 % celkové účinnosti (50 % elektrické účinnosti) pro společné využití a více než 50 % pro elektrárny, spalující přírodní zemní plyn;

- je-li z paliva odstraněna veškerá síra, nedochází k žádným emisím oxidů síry (So_x);

- jelikož jsou teploty pouze mírně zvýšené, byly naměřeny emise oxidů dusíku (No_x) ve výši pouze menší než 0,5 ppm;

- nízké emise, tichý a nízkovibrační provoz, stejně jako přizpůsobivost k typu paliva umožňuje instalovat systémy palivových článků s pevným oxidem poblíže center s mnoha obyvateli nebo v urbanistických oblastech;

- rychlá odezva na změnu zatížení v širokém energetickém rozmezí a vysoká účinnost a efektivita při provozu s částečným zatížením bude splňovat požadavky komerčního, průmyslového a užitného trhu;

- provozní přizpůsobivost může vytvářet výstupní teploty kompatibilní s výrobou vysoce kvalitní páry pro spodní cykly nebo pro společné systémy;

- chlazení procesním vzduchem odstraňuje potřebu samostatných kapalinových nebo kapalinových a vzduchových chladicích smyček, přičemž využití pevného elektrolytu odstraňuje problémy, spojené s využíváním kapalných elektrolytů;

- modulová konstrukce a dostupnost sériově vyráběných modulů palivových článků s pevným oxidem umožňuje uživateli uspokojovat rostoucí požadavky na zatížení s minimálními kapitálovými náklady.

Claims (27)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků vyznačující se tím, že obsahuje vrstvu vnitřní izolace, vrstvu vnější izolace a jediný plášť, jehož strany jsou umístěny mezi izolačními vrstvami, kde je větší množství palivových článků, obsahujících elektrody a elektrolyt, obklopeno vnitřní izolací, přičemž je uvedený generátor schopen provozu při vnitřních teplotách přesahujících zhruba 650° C, a přičemž uvedená kombinace vnitřní a vnější izolační vrstvy má schopnost regulovat teplotu pláště pod sníženou teplotu materiálu pláště.
2. 2. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 1 vyznačující se tím, že rovněž obsahuje prostředky pro dodávání plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla do palivových článků a prostředky pro dodávání plynného paliva do palivových článků, přičemž alespoň jeden z dodávacích prostředků je určen k dodávání stlačeného plynu do palivových článků.
3. 3. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 1 vyznačující se tím, že materiál pláště je vybrán ze skupiny, obsahující beton, kompozitní materiál z betonu a z kovového materiálu, kovový materiál a keramický materiál, přičemž poměr tloušťky vnitřní izolace ku vnější izolaci je od zhruba (1) : (0,2) do zhruba (1) : (3).
4. 4. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 1 vyznačuj ící tím že plášť integrálně obsahuje větší množství chladicích kanálů.
5. 5. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 1 vyznačující se tím, že palivové články mají trubicovitý tvar a vnitřní izolace v podstatě neobsahuje oxid křemičitý.
6. 6. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 1 vyznačující se tím, že palivové články mají plochý deskový tvar.
7. 7. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 1 vyznačující se tím, že palivové články jsou zvlněné monolitické konstrukce.
8. 8. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z nároku 1 že jsou s ním sdružena palivových článků podle vyznačující se tím, alespoň tři pomocná zařízení, vybraná ze skupiny, obsahující regulátory, kyslíkový nebo vzduchový předehřívač, kompresor palivového plynu, palivové odsiřovací zařízení, kyslíkový nebo vzduchový kompresor, turbínu, tepelný výměník a horní spalovací komoru.
9. 9. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 1 vyznačující se tím, že jsou umístěna vzájemně jedno za druhým za účelem vytvoření soustavy generátorů, přičemž je uvedená soustava opatřena úseky vnější strany generátorového pláště a úseky vnitřní strany generátorového pláště, kde úseky vnitřní strany pláště obsahují chladicí kanály pro průchod chladicí kapaliny nebo plynu takovým způsobem, který účinně napomáhá ochlazování úseků vnitřní strany pláště generátoru.
10. 10. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 9 vyznačující se tím, že kompresorové prostředky pro stlačování alespoň jednoho okysličovadla či oxidačního činidla a paliva jsou sdruženy s palivovými články, přičemž generátorové zařízení obsahuje prostředky pro výstup horkých plynů, které procházejí do turbínového zařízení.
11. 11. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků vyznačující se tím, že obsahuje: vrstvu vnitřní izolace, vrstvu vnější izolace, jediný kovový plášť opatřený vrškem, spodní a boční úseky z alespoň bočním úsekem pláště umístěným mezi izolačními vrstvami, uvedený boční úsek je opatřen chladicími kanály, přičemž kanály na bočním úseku jsou propojeny se zdrojem chladící kapaliny nebo plynu, větší množství článků, obsahujících elektrody a elektrolyt, vnitřní izolací, vstup plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla a vstup plynného paliva, propojený s palivovými kanály pro umožnění průchodu paliva k palivovým článkům.

    palivových obklopených • Φ
12. 12. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z ^f · φ· φφ ·· · · · · * · · ·· • * Φ»ΦI · • · φ • φφφ φφ ·Φ

    palivových článků podle nároku 11 vyznačující se tím, že kombinace chladicích kanálů, vnitřní izolace a vnější izolace má schopnost regulovat teplotu pláště pod sníženou teplotu

    kovového materiálu pláště.
13. 13. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z

    palivových článků podle nároku 11 vyznaču jící se tím, že kanály okysličovadla nebo oxidačního činidla ze vstupu okysličovadla

    nebo oxidačního činidla jsou propojeny s chladicími kanály za účelem umožnění průchodu plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla chladicími kanály k palivovým článkům, přičemž plynné okysličovadlo nebo oxidační činidlo působí jako chladicí plyn.
14. 14. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 11 vyznačující se tím, že materiál pláště je vybrán ze skupiny, obsahující beton, kompozitní materiál z betonu a z kovového materiálu, kovový materiál a keramický materiál, přičemž poměr tloušťky vnitřní izolace ku vnější izolaci je od zhruba (1) : (0,2) do zhruba (1) : (3).
15. 15. Samochladicí jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 11 vyznačující se tím, že rovněž obsahuje prostředky pro dodávání plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla do palivových článků a prostředky pro dodávání plynného paliva do palivových článků, přičemž ·· ·· • · · · alespoň jeden z dodávacích prostředků je určen k dodávání stlačeného plynu do palivových článků.
16. 16. Samochladící jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 11 vyznačující se tím, že palivové články mají trubicovitý tvar a vnitřní izolace v podstatě neobsahuje oxid křemičitý.
17. 17. Samochladící jednoobalové generátorové zařízení z

    palivových vyznač mají plochý článků podle nároku palivové 11 články u j desl ící se <ový tvar. t í m , že 18. Samochladící jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 11 vyznač u j ící se t í m , že palivové články

    jsou zvlněné monolitické konstrukce.
18. 19. Samochladící jednoobalové generátorové zařízení z palivových článků podle nároku 11 vyznačující se tím, že jsou s ním sdružena alespoň tři pomocná zařízení, vybraná ze skupiny, obsahující regulátory, kyslíkový nebo vzduchový předehřívač, kompresor palivového plynu, palivové odsiřovací zařízení, kyslíkový nebo vzduchový kompresor, turbínu, tepelný výměník a horní spalovací komoru.
19. 20. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 11 vyznačující se tím, že jsou umístěna vzájemně jedno za druhým za účelem vytvoření soustavy • φ • φ φ • Φ» φ φ * φφ φ·

    7>ť generátorů, přičemž je uvedená soustava opatřena úseky vnější strany generátorového pláště a úseky vnitřní strany generátorového pláště, kde úseky vnitřní strany pláště obsahují chladicí kanály pro průchod okysličovadla nebo oxidačního činidla do palivových článků, přičemž je tento průchod okysličovadla nebo oxidačního činidla velmi účinný pro ochlazování úseků vnitřní strany pláště generátoru.
20. 21. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 20 vyznačující se tím, že kompresorové prostředky pro stlačování alespoň jednoho okysličovadla či oxidačního činidla a paliva jsou sdruženy s palivovými články, přičemž generátorové zařízení obsahuje prostředky pro výstup horkých plynů, které procházejí do turbínového zařízení.
21. 22. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků vyznačující se tím, že každý generátor obsahuje: vrstvu vnitřní izolace, vrstvu vnější izolace, jediný kovový plášť mezi izolačními vrstvami, plášť obsahuje vršek, spodní a boční úseky, boční úsek pláště je opatřen chladicími kanály, větší množství palivových článků, obklopených vnitřní izolací, vstupní palivové kanály a přenosové palivové kanály, propojené s palivovými články, vstupní kanály okysličovadla nebo oxidačního činidla a přenosové kanály okysličovadla nebo oxidačního činidla, propojené s palivovými články, přičemž je větší množství generátorů umístěno vzájemně jeden za druhým za účelem vytvoření uzavřeného svazku generátorů, každý generátor je schopen provozu při vnitřních teplotách přesahujících zhruba • »·· • · · ♦ • ·· ·· ·· » · · · • φ · ··

    650° C, uvedený svazek je opatřen úseky vnější strany pláště generátoru a úseky vnitřní strany pláště generátoru, přičemž úseky vnitřní strany pláště generátoru mohou být ochlazovány plynem nebo kapalinou, procházející chladicími kanály na hranici úseků vnitřní strany pláště generátoru celého svazku.
22. 23. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 22 vyznačující se tím, že materiál pláště je vybrán ze skupiny, obsahující beton, kompozitní materiál z betonu a z kovového materiálu, kovový materiál a keramický materiál, přičemž poměr tloušťky vnitřní izolace ku vnější izolaci je od zhruba (1) : (0,2) do zhruba (1) : (3).
23. 24. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 21 kombinace izolace má vyznačující se tím, že chladicích kanálů, vnitřní izolace a vnější schopnost regulovat teplotu pláště pod sníženou teplotu kovového materiálu pláště.
24. 25. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 22 vyznačující se tím, že kanály okysličovadla nebo oxidačního činidla ze vstupu okysličovadla nebo oxidačního činidla jsou propojeny s chladicími kanály za účelem umožnění průchodu plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla chladicími kanály k palivovým článkům, přičemž plynné okysličovadlo nebo oxidační činidlo působí jako chladicí plyn.

    φ φ • φφ ·· ·· · » φ φ • · φ φφ • φ φφφφ · 0/1 ΦΦΦΦ φφ φφφ J4 φ· φφ φφφ φφφ φφ φφ
25. 26. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 22 vyznačující se tím, že rovněž obsahuje prostředky pro dodávání plynného okysličovadla nebo oxidačního činidla do palivových článků a prostředky pro dodávání plynného paliva do palivových článků, přičemž alespoň jeden z dodávacích prostředků je určen k dodávání stlačeného plynu do palivových článků.
26. 27. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 22 vyznačující se tím, že jsou s ním sdružena alespoň tři pomocná zařízení, vybraná ze skupiny, obsahující regulátory, kyslíkový nebo vzduchový předehřívač, kompresor palivového plynu, palivové odsiřovací zařízení, kyslíkový nebo vzduchový kompresor, turbínu, tepelný výměník a horní spalovací komoru.
27. 28. Větší množství samochladicích jednoobalových generátorových zařízení z palivových článků podle nároku 22 vyznačující se tím, že kompresorové prostředky pro stlačování alespoň jednoho okysličovadla či oxidačního činidla a paliva jsou sdruženy se svazkem, přičemž svazek obsahuje prostředky pro výstup horkých plynů, které procházejí do turbínového zařízení.