CZ305516B6 - Modulový vodíkový generátor - Google Patents
Modulový vodíkový generátor Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305516B6 CZ305516B6 CZ2012-925A CZ2012925A CZ305516B6 CZ 305516 B6 CZ305516 B6 CZ 305516B6 CZ 2012925 A CZ2012925 A CZ 2012925A CZ 305516 B6 CZ305516 B6 CZ 305516B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- hydrogen generator
- control unit
- unit
- subsystem
- control
- Prior art date
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 53
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011157 data evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000011022 operating instruction Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Řešení se týká modulového vodíkového generátoru, jenž je tvořen elektrolyzérem (2), zásobníkem (3) elektrolytu, zásobníkem (4) vody, řídicím subsystémem (5) a subsystémem (6) chlazení, přičemž tyto prvky jsou ustaveny v nosném rámu (7), na který je upevněn vnější ochranný plášť (8), který je dále osazen skupinou ovládacích prvků (42) a zobrazovacím zařízením (41), přičemž je zásobník (4) vody propojen s hrdlem (11) umístěným na vnějším ochranném plášti (8), dále je zásobník (4) vody propojen se zásobníkem (3) elektrolytu, který je propojen s elektrolyzérem (2), jenž je zpětně napojen na zásobník (3) elektrolytu, který je dále spojen s odlučovací nádobou (17), na kterou navazuje výstupní potrubí (18) vodíkového generátoru (1), přičemž řídicí subsystém (5) je instalován v rozvodné skříni (33), přičemž hlavními bloky řídicího subsystému (5) je řídicí jednotka (34), ovládací jednotka (35), napájecí jednotka (36) a výkonová jednotka (37), přičemž dílčí systémové bloky řídicího subsystému (5) jsou dále napojeny na napájecí jednotku (36). Řídicí jednotka (34) má v procesoru instalovaný software, kdy součástí řídicí jednotky (34) je systém záznamu (45) dat, přičemž na řídicí jednotku (34) jsou dále připojeny jednotlivé snímače a čidla rozmístěné v systému vodíkového generátoru (1).
Description
Oblast techniky
Vynález se týká zařízení určeného ke generování a řízenému dávkování plynné směsi vodíku a kyslíku do připojeného zařízení.
Dosavadní stav techniky
Elektrolytická výroba vodíku spočívá v elektrolýze vody v přítomnosti katalyzátoru, nejčastěji alkalického hydroxidu, nebo minerální kyseliny. Aplikací proudu na elektrody elektrolyzéru dochází ke štěpení vody na ionty a následné výrobě plynného vodíku na katodě a kyslíku na povrchu anody. Nejběžnějšími typy současných vodíkových generátorů jsou ty s alkalickým elektrolytem. Základními součástmi v současné době používaných vodíkových generátorů je elektrolyzér, zásobník elektrolytu, zásobník vody, vstupní potrubí elektrolytu a výstupní potrubí plynu. Plyny vyrobené elektrolýzou na elektrodách tvoří směs plynu a elektrolytu. Před výstupem vodíku z generátoru musí být vodík zbaven zbytků elektrolytu, což probíhá v odplyňovací komoře neboli odlučovači, kde dochází ke strhávání molekul plynu z elektrolytu.
Současné generátory vodíku používají jako odlučovač nerezovou nádobu umístěnou nad elektrolyzérem, přičemž existuje následující možné konstrukční řešení.
Směs plynu s elektrolytem je shromažďována v potrubí v horní části elektrolyzéru, které je připojeno k odlučovači. Vyčištěný plyn vystupuje z odlučovače a oddělený elektrolyt se vrací do elektrolyzéru, přičemž je možné elektrolyt čerpat mechanicky pomocí čerpadla, které umožňuje překonat pokles tlaku v potrubí a elektrolyzéru, což umožňuje zapojení více článků systému. Použití čerpadla v dané aplikaci s sebou však přináší určité nevýhody v podobě zvýšených požadavků na údržbu, energetických ztrát a možného negativního ovlivnění elektrolytu.
Nevýhodou současného stavu techniky je absence regulace probíhajících procesů elektrolýzy, což má za následek nutnost různých konstrukčních variant i při nepatrných rozdílech v rozsahu požadovaného výkonu.
Další nevýhodou současného stavu techniky v oblasti vodíkových generátorů je omezení použitelnosti v určitých aplikacích, což přináší komplikace z důvodu nutnosti výroby velkého množství modelů různých konstrukcí, tak, aby byly využitelné pro širší škálu prostředí a aplikací.
V současnosti používané systémy mají rovněž rezervy v zajištění bezpečnosti chodu celého systému, nedisponují programovatelným řídicím systémem s širokou škálou připojených bezpečnostních a jistících prvků, přičemž neumožňují sběr a záznam dílčích dat probíhajících procesů s možností vyhodnocení a okamžité reakce systému na požadavky koncového zařízení. Dále neumožňují regulaci parametrů jednotky vodíkového generátoru, které udrží technologickou část v provozní teplotě prostřednictvím regulovatelného chladicího subsystému.
Konstrukční řešení předkládaného vynálezu generátoru vodíku umožňuje eliminovat zmiňované nevýhody.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody stávajících provedení a technických řešení do velké míry odstraňuje modulový vodíkový generátor, jehož podstata je v tom, že:
- 1 CZ 305516 B6 je tvořen elektrolyzérem, zásobníkem elektrolytu, zásobníkem vody, řídicím subsystémem a subsystémem chlazení, přičemž tyto prvky jsou ustaveny v nosném rámu, na který je upevněn vnější ochranný plášť, který je dále osazen skupinou ovládacích prvků a zobrazovacím zařízením, přičemž je zásobník vody propojen s hrdlem umístěným na vnějším ochranném plášti, dále je zásobník vody propojen se zásobníkem elektrolytu, který je propojen s elektrolyzérem, jenž je zpětně napojen na zásobník elektrolytu, který je dále spojen s odlučovací nádobou, na kterou navazuje výstupní potrubí vodíkového generátoru, přičemž řídicí subsystém je instalován v rozvodné skříni, přičemž hlavními bloky řídicího subsystému je řídicí, ovládací, napájecí a výkonová jednotka, přičemž dílčí systémové bloky řídicího subsystému jsou dále napojeny na napájecí jednotku.
Dále je výhodné, když je subsystém chlazení tvořen aktivním chladicím okruhem cirkulačního typu skládajícího se z rozvodné trysky, chladicího potrubí s doplňkovým vedením a cirkulačního čerpadla, přičemž systém uspořádání elektrod a pryžových distančních lamel v kombinaci s dispozičním umístěním ventilátoru upevněným na základním skeletu vytváří pasivní chlazení elektrolyzéru.
Výhodné je, kdy je elektrolyzér napojen na cirkulační chladicí okruh, který je na sací a výtlačné straně osazen rozvodnou tryskou navazující na chladicí potrubí osazené filtračním systémem před napojením na cirkulační čerpadlo, přičemž chladicí potrubí prochází základním skeletem cirkulačního chladicího okruhu osazeného ventilátorem.
Výhodné je, když je odlučovací nádoba osazena ventilem s příslušenstvím a uzávěrem s membránou, přičemž je připevněna k nosné části zásobníku elektrolytu.
Výhodné je, když jsou v zásobníku elektrolytu umístěny snímače hladiny a tlaku.
Dále je výhodné, když je v zásobníku vody umístěn plovákový snímač.
Dále je výhodné, když je součástí elektrolyzéru programovatelný senzor teploty a na řídicí jednotce nezávislé teplotní čidlo.
Dále je výhodné, když je integrovaná ovládací jednotka doplněna připojením externí ovládací jednotky, tvořené například výpočetní technikou řídicího stanoviště vzájemně propojenou s jednotkou vodíkového generátoru prostřednictvím sériové linky a příslušného konektoru.
Dále je výhodné, když má řídicí jednotka v procesoru instalovaný software, kdy součástí řídicí jednotky je systém záznamu dat, přičemž na řídicí jednotku jsou dále připojeny jednotlivé snímače a čidla rozmístěné v systému vodíkového generátoru.
Dále je výhodné, když je napájecí jednotka tvořena nezávislými zdroji napájenými ze sítě prostřednictvím konektoru s vypínačem, přičemž tyto nezávislé zdroje napájejí separátně výkonovou část elektrolyzéru a separátně ovládací prvky a řídicí jednotku.
Výhodou navrhovaného řešení je modularita vodíkového generátoru jako celku v rámci jednotlivých dílčích subsystémů i modularity řídicího subsystému samostatně, přičemž tato skutečnost v kombinaci s možností stohování systémů jednotek vodíkových generátorů, umožňuje univerzalitu zařízení v oblasti uplatnění jednoho konstrukčního řešení v rámci široké škály aplikací včetně různých požadavků na objem produkovaného plynu. Modularita jednotlivých systémů je založena na možnosti přizpůsobení daného subsystému a jemu návazných prvků zařízení vodíkového generátoru dle požadavků výstupních parametrů.
Mezi další výhody navrhovaného řešení spadá automatické řízení probíhajících procesů elektrolýzy instalovaným software do programové ěásti řídicí jednotky, možnost připojení jednotky k standardnímu typu výpočetní techniky s možností sběru a vyhodnocování dat, nezávislý integrovaný sběr dat, kombinovaný chladicí systém či integrovaný zásobník vody.
-2CZ 305516 B6
Systém řízení vodíkového generátoru zahrnuje funkci vyhodnocování informací získaných z elektrolyzéru, reprezentovaných teplotou, proudem, případně informacemi z externí jednotky automaticky, což umožňuje řídit proces elektrolýzy a předcházet tak zbytečným ztrátám v podobě tepla nebo nadměrné produkce plynu. Modularita řídicího systému umožňuje záměnu dílčího modulu, čímž je možné generátor přizpůsobit koncovému zařízení.
Řídicí jednotka obsahuje programovatelný procesor, který prostřednictvím instalovaného programu řídí celý proces výroby vodíku, přičemž interpretuje dílčí informace o probíhajících procesech na zobrazovacím zařízení ovládací jednotky s možností nastavení prostřednictvím ovládacích prvků. Výkonová jednotka zpracovává informace z řídicí jednotky a pomocí výkonových prvků spíná napětí na elektrolyzéru dodávané prostřednictvím daného bloku napájecí jednotky, která usměrňuje síťové napětí.
Řídicí systém reguluje výstupní parametry výkonové jednotky ve formě frekvence napájecího napětí generátoru, střídy napájecího napětí generátoru, spínání ventilátoru chlazení na základě informace z teplotního senzoru, vypnutí celého systému v případě překročení tlaku nebo výskytu nízké hladiny elektrolytu v systému. Systém umožňuje řízení procesů výroby plynu na základě zpětných vazeb z elektrolyzéru a z koncového zařízení.
Součástí navrhovaného generátoru vodíku je zásobník elektrolytu a odlučovací nádoba, kde dochází k strhávání kapek elektrolytu z plynné směsi vodíku a kyslíku. Plyny vyrobené elektrolýzou se neseparují a jsou vedeny přímo do zásobníku elektrolytu, kde dochází k odloučení hlavního podílu vázaných látek, dále je plynná směs převedena do spodní části odlučovací nádoby kde prochází kapalinou, což přispívá k separaci vlhkosti a případných nežádoucích látek vázaných v plynu, který je dále odváděn do výstupního potrubí.
Objasnění výkresů
Na přiložených listech jsou znázorněny obrázky a legenda.
Na obrázku k anotaci je znázorněn axonometrický pohled na celkový systém modulového vodíkového generátoru včetně detailního pohledu na elektrolyzér.
Obrázek 1 Axonometrický pohled na celkový systém modulového vodíkového generátoru včetně detailního pohledu na elektrolyzér
Obrázek 2 Axonometrický pohled na celkový systém modulového vodíkového generátoru včetně krytování
Příklady uskutečnění vynálezu
Vodíkový generátor ije tvořen elektrolyzérem 2 zásobníkem 3 elektrolytu, zásobníkem 4 vody, řídicím subsystémem 5 a subsystémem 6 chlazení, přičemž tyto prvky jsou ustaveny v nosném rámu 7, na který je upevněn vnější ochranný plášť 8, který je dále osazen skupinou ovládacích prvků 42 a zobrazovacím zařízením 41.
Zásobník 4 vody je osazen podávači jednotkou 9 s implementovaným podávacím čerpadlem 12, která je přívodním vedením 10 na volné propusti propojena s hrdlem 11 umístěným na vnějším ochranném plášti 8, dále je podávači jednotka 9 napojena podávacím vedením 13 na zásobník 3 elektrolytu, který je propojen vstupním vedením 14 s elektrolyzérem 2, jenž je zpětně napojen výstupním vedením 15 plynu na horní část zásobníku 3 elektrolytu, který je dále prostřednictvím
-3 CZ 305516 B6 propojovacího vedení 16 spojen se spodní částí odlučovací nádoby 17, na kterou navazuje výstupní potrubí 18 vodíkového generátoru i uchycené k vnějšímu ochrannému plášti 8.
Subsystém 6 chlazení je tvořen aktivním chladicím okruhem cirkulačního typu skládajícího se z rozvodné trysky 21, chladicího potrubí 23 s doplňkovým vedením a cirkulačního čerpadla 22, přičemž systém uspořádání elektrod 26 a pryžových distančních lamel 27 v kombinaci s dispozičním umístěním ventilátoru 25 upevněným na základním skeletu 24 vytváří pasivní chlazení elektrolyzéru 2.
Elektrolyzér 2 je tvořen skupinou elektrod 26 od sebe vzájemně oddělených distančními lamelami 27, přičemž je napojen na cirkulační chladicí okruh, který je na sací straně 19 a výtlačné straně 20 osazen rozvodnou tryskou 21 navazující na chladicí potrubí 23 osazené filtračním systémem před napojením na cirkulační čerpadlo 22, přičemž chladicí potrubí 23 prochází základním skeletem 24 cirkulačního chladicího okruhu osazeného ventilátorem 25.
Odlučovací nádoba 17, ve své spodní části osazená ventilem 28 s příslušenstvím a na straně protilehlé uzávěrem 29 s membránou 30, je připevněna k nosné části zásobníku 3 elektrolytu, který je osazen prvním plovákovým snímačem 31 v uzávěru 29 a tlakovým senzorem 32.
Řídicí subsystém 5 je instalován v rozvodné skříni 33 situované v nosném rámu 7 pod ochranným pláštěm 8.
Hlavními bloky řídicího subsystému 5 je řídicí jednotka 34, ovládací jednotka 35, napájecí jednotka 36 a výkonová jednotka 37, přičemž integrovaná ovládací jednotka 35 může být doplněna připojením externí ovládací jednotky 35 tvořené například výpočetní technikou řídicího stanoviště a vzájemně propojenou s jednotkou vodíkového generátoru i prostřednictvím sériové linky a příslušného sériového konektoru 38.
Jádrem celého řídicího subsystému 5 je řídicí jednotka 34 se softwarem instalovaným v procesoru této jednotky, kdy součástí řídicí jednotky 34 je systém záznamu 45 dat, přičemž na řídicí jednotku 34 jsou dále připojeny první plovákový snímač 31 hladiny a tlakový senzor 32 umístěné v zásobníku 3 elektrolytu, dále druhý plovákový snímač 39 umístěný v zásobníku 4 vody, dále programovatelný senzor 40 teploty a na řídicí jednotce nezávislé teplotní čidlo 44 situované na elektrolyzéru 2.
Ovládací jednotka 35 tvoří zpětnovazebný uzel mezi řídicí jednotkou 34 zobrazovacím zařízením 44 a skupinou ovládacích prvků 42. Dílčí systémové bloky, jako řídicí jednotka 34, ovládací jednotka 35 a výkonová jednotka 37, řídicího subsystému 5 jsou dále napojeny na napájecí jednotku 36 tvořenou nezávislými zdroji napájenými ze sítě prostřednictvím konektoru 43 s vypínačem, přičemž tyto nezávislé zdroje napájejí separátně výkonovou jednotku 37 elektrolyzéru 2 a separátně ovládací prvky 42 a řídicí jednotku 34.
Funkce
Vodíkový generátor 1 určený ke generování a řízenému dávkování plynné směsi vodíku a kyslíku do připojeného zařízení je tvořen elektrolyzérem 2, zásobníkem 3 elektrolytu, zásobníkem 4 vody, řídicím subsystémem 5 a subsystémem chlazení 6, přičemž tyto prvky jsou ustaveny v nosném rámu 7, na který je upevněn vnější ochranný plášť 8, který je dále osazen zobrazovacím zařízením 44 a skupinou ovládacích prvků 42 určených k nastavení a monitorování probíhajících funkcí, kdy ochranný plášť 8 v kombinaci s nosným rámem 7 umožňuje stohování více jednotek na sebe navzájem, a tím i konstantní přísun násobků objemů produkovaného plynu jednotlivých vodíkových generátorů.
Zásobník 4 vody osazený podávači jednotkou 9 s implementovaným podávacím čerpadlem 12, je prostřednictvím přívodního vedení 10 propojen na volné propusti s hrdlem 11 určeným k doplně-4CZ 305516 B6 ní zásobníku 4 vody destilovanou vodou, přičemž hrdlo lije umístěno na vnějším ochranném plášti 8.
Dále je podávači jednotka 9 napojena podávacím vedením J3. na zásobník 3 elektrolytu, přičemž nasává ze zásobníku 4 vody médium, které je prostřednictvím podávacího vedení 13 odváděno do zásobníku 3 elektrolytu, kde dochází ke vzájemnému míšení stávajícího koncentrátu a nově převedeného média v žádaném poměru.
Elektrolyt dále prochází vstupním vedením 14 do elektrolyzéru 2, kde v prostoru mezi každou dvojicí elektrod 26 dochází k elektrolytickému ději a vzniklá plynná směs je odváděna výstupním vedením 15 plynu do horní části zásobníku 3 elektrolytu, kde je odloučen hlavní podíl kondenzátu. Plyn dále vstupuje propojovacím vedením 16 do spodní části odlučovací nádoby 17, kde probublává kapalinou, což přispívá k separaci vlhkosti a případných nežádoucích látek vázaných v plynu. Plyn je pak dále odváděn výstupním potrubím 18 vodíkového generátoru i uchyceným k vnějšímu ochrannému plášti 8.
Subsystém 6 chlazení je tvořen aktivním chladicím okruhem cirkulačního typu skládajícího se z rozvodné trysky 21, chladicího potrubí 23 s doplňkovým vedením a cirkulačního čerpadla 22, přičemž systém uspořádání elektrod 26 a pryžových distančních lamel 27 v kombinaci s dispozičním umístěním ventilátoru 25 upevněným na základním skeletu 24 vytváří pasivní chlazení elektrolyzéru 2, které díky vzájemnému dispozičnímu uspořádání cirkulačního chladicího okruhu a elektrolyzéru 2 zvyšuje teplosměnnou plochu vystavenou proudu vzduchu tvořeného ventilátorem 25 umístěným na základním skeletu 24 subsystému 6 chlazení.
Elektrolyzér 2 je tvořen skupinou elektrod 26 do sebe vzájemně oddělených distančními lamelami 27, přičemž je napojen na cirkulační chladicí okruh, který je na sací straně 19 a výtlačné straně 20 osazen rozvodnou tryskou 21, přičemž cirkulační chladicí okruh prostřednictvím cirkulačního čerpadla 22 nasává elektrolyt z meziprostorů jednotlivých elektrod 26, čímž dochází k rovnoměrnému odvádění elektrolytu do chladicího okruhu napříč celým elektrolyzérem 2. Rozvodná tryska 21 navazuje na chladicí potrubí 23 osazené filtračním systémem před napojením na cirkulační čerpadlo 22, přičemž chladicí potrubí 23 prochází základním skeletem 24 cirkulačního chladicího okruhu osazeného ventilátorem 25, kdy prostřednictvím vnější plochy chladicího potrubí 23 a proudu vzduchu vytvořeného ventilátorem 25 dochází k ochlazování elektrolytu proudícího chladicím potrubím 23.
Odlučovací nádoba 17 je ve své spodní části osazena ventilem 28 s příslušenstvím, kdy ventil 28 v případě přeplnění sníží hladinu na požadovanou mez stanovenou konstrukčním řešením odlučovací nádoby E7. Ve své horní části je odlučovací nádoba E7 osazena uzávěrem 29 s membránou 30, kde membrána 30 tvoří jeden z bezpečnostních prvků při eventuálním vzniku skokovému tlaku v dané části zařízení. Odlučovací nádoba 17 je dále připevněna k nosné části zásobníku 3 elektrolytu, čímž daná sestava tvoří jeden kompaktní celek, přičemž je zásobník 3 elektrolytu osazen prvním plovákovým snímačem 31 v uzávěru 29 a tlakovým senzorem 32.
Kombinace konstrukčního řešení odlučovací nádoby 17, uzávěru 29 s membránou 30 a obsažené kapaliny plní funkci bezpečnostního prvku zejména při zvýšení tlaku nad hladinou kapaliny odlučovací nádoby 17, kde kapalina zabrání zpětnému průchodu plynu do návazných subsystémů vodíkového generátoru 1 při současné deformaci vložené membrány 30.
Řídicí subsystém 5 je instalován v rozvodné skříni 33 situované v nosném rámu 7 pod ochranným pláštěm 8, přičemž rozvodná skříň 33 tvoří dělicí prvek mezi řídicím subsystém 5 a technologickým subsystémem vodíkového generátoru 1, čímž zabraňuje nežádoucímu průniku případných nečistot a kapalných médií do řídicího subsystému 5.
Hlavními bloky řídicího subsystému 5 je řídicí jednotka 34, ovládací jednotka 35, napájecí jednotka 36 a výkonová jednotka 37, přičemž integrovaná ovládací jednotka 35 může být doplněna
-5CZ 305516 B6 připojením externí ovládací jednotky 35, tvořené například výpočetní technikou řídicího stanoviště a vzájemně propojenou s jednotkou vodíkového generátoru 1 prostřednictvím sériové linky a příslušného sériového konektoru 38.
Jádrem celého řídicího subsystému 5 je řídicí jednotka 34 se software instalovaným v procesoru této jednotky, který vyhodnocuje požadavky zadané obsluhou prostřednictvím skupiny ovládacích prvků 42 a tomu přizpůsobuje optimální parametry výkonové jednotky 37, kombinací parametrů skokové změny napájecího napětí ve stanovených krocích, plynulou změnu frekvence a střídy napájecího napětí.
Součástí řídicí jednotky 34 je systém záznamu 45 dat, který umožňuje záznam provozních parametrů na paměťovou kartu, případně do externího zařízení ovládací jednotky 35, přičemž na řídicí jednotku 34 jsou dále připojeny první plovákový snímač 31_ a tlakový senzor 32 umístěné v zásobníku 3 elektrolytu, druhý plovákový snímač 39 umístěný v zásobníku 4 vody, dále programovatelný senzor 40 teploty a na řídicí jednotce 34 nezávislé teplotní čidlo 44 situované na elektrolyzéru 2. Díky teplotnímu čidlu 44 při překročení stanovené teploty elektrolyzéru 2 sepne ventilátor 25 umístěný na základním skeletu 24 subsystému 6 chlazení, čímž dojde ke snížení teploty na provozní úroveň.
Řídicí jednotka 34 mimo jiné vyhodnocuje stavy do ní připojených plovákových snímačů 31 a 39, dále tlakový senzor 32 a programovatelného senzoru 40 teploty, hodnoty získané z programovatelného senzoru 40 teploty doplňují a zpřesňují nastavení výkonové jednotky 37 pro aktuální stavové vlastnosti zařízení, přičemž informace získané z plovákových snímačů 31, 39 hladiny a tlakového senzoru 32 vedou k oznamovací informaci vyobrazené na zobrazovacím zařízení 44 s patřičnou instrukcí pro obsluhu, případně dojde k odstavení nebo snížení výkonu vodíkového generátoru 1.
Ovládací jednotka 35 tvoří zpětnovazebný uzel mezi řídicí jednotkou 34, zobrazovacím zařízením 41 a skupinou ovládacích prvků 42. Dílčí systémové bloky jako řídicí jednotka 34, ovládací jednotka 35, výkonová jednotka 37 řídicího subsystému 5 jsou dále napojeny na napájecí jednotku 36 tvořenou nezávislými zdroji napájenými ze sítě prostřednictvím konektoru 43 s vypínačem, kdy tyto nezávislé zdroje transformují a usměrňují odebírané síťové napájecí napětí na požadovanou hladinu pro jednotlivá zařízení, přičemž je napájena separátně výkonová jednotka 37 elektrolyzéru 2 a separátně ovládací prvky 42 a řídicí jednotka 34.
Průmyslová využitelnost
Zařízení je určeno zejména pro generování plynné směsi vodíku a kyslíku a její dávkování do připojeného zařízení, například do sání spalovacího motoru, přičemž tato aplikace umožní například snížení emisí a úsporu paliva. Variantně lze zařízení použít pro výrobu a skladování vodíku využitelného v široké škále oblastí, včetně možnosti akumulace energie. Zařízení je využitelné jak v průmyslové, tak ve spotřebitelské sféře.
Claims (10)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Modulový vodíkový generátor, vyznačující se tím, že sestává z elektrolyzéru (2), tvořeného skupinou elektrod (26), zásobníku (3) elektrolytu, zásobníku (4) vody, řídicího subsystému (5) a subsystému (6) chlazení, přičemž tyto prvky jsou ustaveny v nosném rámu (7), na který je upevněn vnější ochranný plášť (8), který je dále osazen skupinou ovládacích prvků (42) a zobrazovacím zařízením (41), přičemž je zásobník (4) vody propojen s hrdlem (11) umís-6CZ 305516 B6 těným na vnějším ochranném plášti (8), dále je zásobník (4) vody propojen se zásobníkem (3) elektrolytu, který je propojen s elektrolyzérem (2), jenž je zpětně napojen na zásobník (3) elektrolytu, který je dále spojen s odlučovací nádobou (17), na kterou navazuje výstupní potrubí (18) vodíkového generátoru (1), přičemž řídicí subsystém (5) je instalován v rozvodné skříni (33), přičemž hlavními bloky řídicího subsystému (5) je řídicí jednotka (34), ovládací jednotka (35), napájecí jednotka (36) a výkonová jednotka (37), přičemž dílčí systémové bloky řídicího subsystému (5) jsou dále napojeny na napájecí jednotku (36).
- 2. Modulový vodíkový generátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že subsystém (6) chlazení je tvořen aktivním chladicím okruhem cirkulačního typu skládajícího se z rozvodné trysky (21), chladicího potrubí (23) s doplňkovým vedením a cirkulačního čerpadla (22), přičemž systém uspořádání elektrod (26) a pryžových distančních lamel (27) v kombinaci s dispozičním umístěním ventilátoru (25) upevněným na základním skeletu (24) vytváří pasivní chlazení elektrolyzéru (2).
- 3. Modulový vodíkový generátor podle nároků la2, vyznačující se tím, že elektrolyzér (2) je napojen na cirkulační chladicí okruh, který je na sací straně (19) a výtlačné straně (20) osazen rozvodnou tryskou (21) navazující na chladicí potrubí (23) osazené filtračním systémem před napojením na cirkulační čerpadlo (22), přičemž chladicí potrubí (23) prochází základním skeletem (24) cirkulačního chladicího okruhu osazeného ventilátorem (25).
- 4. Modulový vodíkový generátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že odlučovací nádoba (17) je osazena ventilem (28) s příslušenstvím a uzávěrem (29) s membránou (30), přičemž je připevněna k nosné části zásobníku (3) elektrolytu.
- 5. Modulový vodíkový generátor podle nároků 1 a 4, vyznačující se tím, že v zásobníku (3) elektrolytu jsou umístěny první plovákový snímač (31) a tlakový senzor (32).
- 6. Modulový vodíkový generátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že v zásobníku (4) vody je umístěn druhý plovákový snímač (39).
- 7. Modulový vodíkový generátor podle nároků laž3, vyznačující se tím, že součástí elektrolyzéru (2) je programovatelný senzor (40) teploty a na řídicí jednotce (34) nezávislé teplotní čidlo (44).
- 8. Modulový vodíkový generátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že integrovaná ovládací jednotka (35) je doplněna připojením externí ovládací jednotky (35), tvořené například výpočetní technikou řídicího stanoviště vzájemně propojenou s jednotkou vodíkového generátoru (1) prostřednictvím sériové linky a příslušného sériového konektoru (38).
- 9. Modulový vodíkový generátor podle nároků 1,7a 8, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (34) má v procesoru instalovaný software, kdy součástí řídicí jednotky (34) je systém záznamu (45) dat, přičemž na řídicí jednotku (34) jsou dále připojeny jednotlivé snímače a čidla rozmístěné v systému vodíkového generátoru (1).
- 10. Modulový vodíkový generátor podle nároků laž9, vyznačující se tím, že napájecí jednotka (36) je tvořena nezávislými zdroji napájenými ze sítě prostřednictvím konektoru (43) s vypínačem, přičemž tyto nezávislé zdroje napájejí separátně výkonovou jednotku (37) elektrolyzéru (2) a separátně ovládací prvky (42) a řídicí jednotku (34).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-925A CZ305516B6 (cs) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Modulový vodíkový generátor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-925A CZ305516B6 (cs) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Modulový vodíkový generátor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012925A3 CZ2012925A3 (cs) | 2014-07-02 |
| CZ305516B6 true CZ305516B6 (cs) | 2015-11-11 |
Family
ID=51022495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-925A CZ305516B6 (cs) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Modulový vodíkový generátor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305516B6 (cs) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19927849A1 (de) * | 1998-06-22 | 1999-12-23 | Inst Umwelttechnologie Und Umw | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Reinstwasser |
| WO2002027814A2 (en) * | 2000-09-28 | 2002-04-04 | Proton Energy Systems, Inc. | Regenerative electrochemical cell system and method for use thereof |
| US20050008904A1 (en) * | 2003-07-11 | 2005-01-13 | Suppes Galen J. | Regenerative fuel cell technology |
| CN101705497A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-05-12 | 上海神开石油化工装备股份有限公司 | 压力可调氢气发生器及其调节方法 |
| FR2960559A1 (fr) * | 2010-05-28 | 2011-12-02 | Cie Europ Des Technologies De L Hydrogene | Installation de production d'hydrogene a haute disponibilite par electrolyse d'eau |
| CN202465884U (zh) * | 2012-03-07 | 2012-10-03 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种小型柜式制氢机 |
-
2012
- 2012-12-19 CZ CZ2012-925A patent/CZ305516B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19927849A1 (de) * | 1998-06-22 | 1999-12-23 | Inst Umwelttechnologie Und Umw | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Reinstwasser |
| WO2002027814A2 (en) * | 2000-09-28 | 2002-04-04 | Proton Energy Systems, Inc. | Regenerative electrochemical cell system and method for use thereof |
| US20050008904A1 (en) * | 2003-07-11 | 2005-01-13 | Suppes Galen J. | Regenerative fuel cell technology |
| CN101705497A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-05-12 | 上海神开石油化工装备股份有限公司 | 压力可调氢气发生器及其调节方法 |
| FR2960559A1 (fr) * | 2010-05-28 | 2011-12-02 | Cie Europ Des Technologies De L Hydrogene | Installation de production d'hydrogene a haute disponibilite par electrolyse d'eau |
| CN202465884U (zh) * | 2012-03-07 | 2012-10-03 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种小型柜式制氢机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2012925A3 (cs) | 2014-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5711865A (en) | Electrolytic gas producer method and apparatus | |
| US6375812B1 (en) | Water electrolysis system | |
| US20160200573A1 (en) | Electrolytic water generator, electrolytic water generating method and electrolytic water | |
| JP3209320U (ja) | 水素・酸素混合ガス発生器 | |
| US8739743B2 (en) | Hydrogen feed method and systems for engines | |
| CN106129434A (zh) | 一种基于燃料电池的船动力系统 | |
| KR101865045B1 (ko) | 전지 스택 시스템 | |
| GB2457518A (en) | Electrolytic gas generating apparatus for use with an i.c. engine | |
| JP2014207060A (ja) | 燃料電池システム用イオン交換装置 | |
| KR100787244B1 (ko) | 안정적인 공기공급장치를 구비한 연료전지 시스템 | |
| US10876214B2 (en) | Electrolytic cell for internal combustion engine | |
| CZ305516B6 (cs) | Modulový vodíkový generátor | |
| CN217149327U (zh) | 模块化氢气发生装置 | |
| CZ25390U1 (cs) | Modulový vodíkový generátor | |
| CN207511881U (zh) | 电解水生成装置 | |
| US20240167180A1 (en) | Method for Treating Process Fluids, and Filter Device for Carrying Out the Method | |
| CN201288219Y (zh) | 一种电控氢氧发生器 | |
| CN201898128U (zh) | 高压直流输电阀组水冷系统的自动补水系统 | |
| CN201898432U (zh) | 利用油浸防腐的密封式水冷型单机单组件高频开关电源 | |
| CN201898431U (zh) | 利用油浸防腐的密封式水冷型多机高频开关电源 | |
| RU2341590C2 (ru) | Установка для производства водорода | |
| CN216213608U (zh) | 一种模块化便携式固块氢发电设备 | |
| KR200461451Y1 (ko) | 수소산소 혼합가스 발생장치 | |
| KR20180038689A (ko) | 유체연료의 연소효율 증진 및 유해물질 감소를 위한 자동차용 수소 공급장치 | |
| WO2023118451A2 (en) | Modular electrochemical system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20231219 |