NL8601578A - Brandstofcelenergie-inrichting, waarbij gebruik gemaakt wordt van een waterige oplossing. - Google Patents

Description

_ i _

Brandstofcelenergie-inrichting, waarbij gebruik gemaakt wordt van een waterige oplossing.

De uitvinding heeft betrekking op brandstofcel-energie-inrichtingen, welke gebruik maken van een waterige oplossing als werkmedium. Het werkmedium kan worden gebruikt voor het verwijderen van warmte van componenten of voor 5 het produceren van stoom voor het verwerken van ruwe brandstof. Hoewel de uitvinding werd ontwikkeld voor toepassing op het gebied van brandstofcelenergie-inrichtingen, kan de uitvinding ook toepassing vinden op elk gebied/ waar gebruik gemaakt wordt van waterige oplossingen/ 10 welke op ijzer gebaseerde verbindingen afzetten op de wanden van de leiding.

Brandstofcelenergie-inrichtingen produceren elektrische energie door het elektro-chemisch verbruiken van een brandstof en een oxydans in één of meer elektro-15 chemische cellen. Het oxydans kan pure zuurstof zijn of een mengsel van gassen, dat zuurstof bevat, bijvoorbeeld lucht. De brandstof kan waterstof zijn. Een bron van waterstof is een brandstofprocessor, welke aardgas of één of andere geschikte koolwaterstof reformeert met 20 behulp van warmte en stoom voor het kraken van koolwaterstoffen.

Kenmerkend wordt een stapeling van brandstofcellen gebruikt bij het tot stand brengen van de elektrochemische reactie. Gedurende de elektro-chemische reactie 25 produceert de brandstofcelstapeling elektrische energie, een reactieprodukt en afvalswarmte. Een koelsysteem verwijdert de afvalswarmte van de stapeling. Het koelsysteem kan met voordeel gebruik maken van een waterig koelmiddel voor het leveren van zowel afvalswarmte als 30 water (in de vorm van stoom) aan de brandstofprocessor.

Het koelsysteem omvat stroombanen voor het waterige koelmiddel, die verbonden zijn door leidingen. De leidingen strekken zich uit naar de stoomseparateur en naar de brandstofcelstapeling voor het leiden van het koel-35 middel naar kritische plaatsen. Deze leidingen kunnen smalle openingen hebben voor het regelen van de verdeling van het koelmiddel over het koelsysteem.

8 5 0 1 3 7 3 - 2 - ρ ; Eén probleem met waterige koelmiddelen is de cumulatieve afzetting van deeltjes op de wanden van leidingen. De deeltjes kunnen optreden als ionen of als kleine materiedeeltjes. De deeltjes, die in staat zijn om 5 te accumuleren tot aan het punt van blokkering, zijn algemeen op ijzer gebaseerde verbindingen. Deze op ijzer gebaseerde verbindingen bestaan in hoofdzaak uit op ijzer gebaseerde oxyden, zoals magnetiet en hematiet, op ijzer gebaseerde zouten, zoals ijzerfosfaten, en andere verbin-10 dingen, die voortkomen uit de corrosie van ijzer bevattende, bepaalde ferrihydroxydedeeltjes (hierna aan te duiden als type I ferrihydroxyde). De op ijzer gebaseerde verbindingen kunnen worden gevormd, wanneer het koel-middel in.aanraking komt met materialen, die ijzer be-15 vatten. Een dergelijk contact kan plaatsvinden, wanneer het koelmiddel stroomt door leidingen in de energie-inrichting, of door toevoerleidingen naar de energie-inrichting.

Het probleem is bijzonder lastig voor koelsystemen, 20 die gebruik maken van kleine openingen, omdat de deeltjes de openingen kunnen blokkeren. Elke blokkage van een opening in een brandstofcélstapeling zal bijvoorbeeld de stroomweerstand verhogen door de stapel en kan zelfs een inadequate toevoer veroorzaken van koelmiddel naar 25 een kritische plaats binnen de brandstofstapel.

Eén wijze om het effect vast te stellen van een dergelijke afzetting op de stroomweerstand door de stapel is het behandelen van de toevoerleidingen van de brandstofcelstapel, alsof zij een gelijk aantal gelijk 30 gedimensioneerde ideale openingen waren. De diameter van deze gelijk gedimensioneerde openingen wordt de equivalent-diameter genoemd, die experimenteel als volgt wordt gevonden: 1. Stel een constante stroomsnelheid van het koelmiddel in door de brandstofcelstapel.

35 2. Meet de drukval door de brandcelstapel.

3. Bereken een equivalentdiameter voor de stapel (of enig ander systeem) met behulp van de vergelijking

De = 2,8 (W2/APN2d)1/4 10”7 waarin: 40 De = effectieve diameter, inches; ió1 b

K»i iA· - V

£ * - 3 - W = totale koelmiddelstroom (pond per uur); d = koelmiddeldichtheid (pond per cubieke voet); N = aantal leidingen in celstapel; ΔΡ = differentiële koelmiddeldruk over celstapel 5 (pond per vierkante inch, verschil).

Fig. 2 geeft een voorbeeld van het effect, dat dergelijke afzettingen kunnen hebben op de equivalent-diameter van een brandstofcelstapel onder daadwerkelijke operationele condities. Na 2500 uur bedrijf (kromme A) 10 was de daadwerkelijke equivalentdiameter Dea minder dan 70% van de oorspronkelijke equivalentdiameter Dei, De afname in grootte en de resulterende vermindering in de stroomsnelheid van koelmiddel vereiste een afsluiten van de brandstofcelstapel voor reiniging.

15 De brandstofcelstapel werd gereinigd na deze periode van bedrijf door een onder druk staande, zure oplossing te laten stromen door de leidingen. Het reinigen herstelde de daadwerkelijke equivalentdiameter Dea tot 95% van de oorspronkelijke effectieve diameter Dei (kromme 20 B). Na een andere 2200 uur bedrijf (kromme B) was de daadwerkelijk equivalentdiameter afgenomen tot minder dan 70% van de oorspronkelijke equivalentdiameter. Wederom vereiste zowel de afname in grootte als de verminderde koelmiddelstroomsnelheid het afsluiten van de brandstof-25 celstapel voor een tweede reiniging. De brandstofcelstapel werd eveneens afgesloten om andere redenen bij 3700 uur bedrijf (kromme B) vódr de tweede reiniging. Na het weer opstarten van de energieinstallatie herstelde de equivalentdiameter zich voor een korte periode (ongeveer 30 250 uur), alvorens zij weer begon af te nemen. Er wordt theoretisch aangenomen, dat het herstel samenhangt met de overgangscondities in temperatuur en stroomsnelheid, die optreden gedurende een afsluiten en weer opstarten van de brandstofcelstapel. Zoals getoond is het effect tijdelijk.

35 De energie-installatie werd wederom gereinigd voor een tweede maal. Na minder dan 1600 uur bedrijf (kromme C) nam de effectieve diameter af tot ongeveer 70% van de oorspronkelijke equivalentdiameter.

Deze periodieke afsluitingen en reinigings-40 operaties, die voortkomen uit de deeltjesafzetting, zijn s% Λ \ ö 5 i·5 3 1 ' Ρ ΐ - 4 - zowel tijdrovend als kostbaar.

Verschillende pogingen zijn voorgesteld om het probleem van de deeltjesafzetting vanuit een waterig koel-middel op te lossen. Eén voorgestelde aanpak is het 5 reduceren van de hoeveelheid deeltjes (omvattende deeltjes, welke ionen zijn) door het verschaffen van een gezuiverd waterig koelmiddel, het onderdrukken van corrosie door het verhogen van de pH van het koelmiddel tot hoge niveaus, die consistent zijn bij materialen, gebruikt bij het 10 construeren van het systeem, en door het reduceren van de opgeloste zuurstofniveaus beneden 40 delen per miljard (40 ppb).

Chemische additieven werden gebruikt in sterk verontreinigde oplossingen voor het bevorderen van de 15 vorming van een brij, die periodiek wordt verwijderd uit het systeem.

Een andere voorgestelde aanpak voor het reduceren van de hoeveelheid deeltjes is het gebruiken van een waterig koelmiddel, dat een pH heeft van ongeveer 6 tot 8. Matige 20 niveaus van opgeloste zuurstof zijn toegestaan in het water (40-400 ppb) voor het onderdrukken van corrosie. Chemische additieven werden in het algemeen vermeden.

Elk van de boven genoemde methoden maakt gebruik van een gecontrolleerde uitstroomsnelheid uit het systeem.,' 25 blowdown genoemd, welke nodig is, omdat corrosie niet geheel kan worden geelimineerd en chemisch reinigen uiteindelijk vereist is. Het waterige koelmiddel, dat verloren gaat, wordt vervangen door het toevoegen van koelmiddel.

Het toegevoegde koelmiddel wordt algemeen aangeduid als 30 voedingswater.

Ondanks het bestaan van deze technieken voor het regelen van de hoeveelheid van op ijzer gebaseerde verbindingen in koelsystemen, die een waterig koelmiddel hebben, zijn wetenschapsmensen en ingenieurs zoekende naar het 35 ontwikkelen van extra wegen voor het direct blokkeren van de afzetting op ijzer gebaseerde verbindingen op de wanden van leidingen.

Volgens de onderhavige uitvinding bestaat nu een waterige oplossing voor toepassing in een leiding van een 40 brandstofcelenergie-installatie in wezen uit water, dat .§§01 57 ΐ - 5 - 4 voldoet aan bepaalde specificaties en dat een hoeveelheid ferrihydro-oxyde bevat van een soort, dat de afzetting vertraagt van op ijzer gebaseerde verbindingen op het inwendige van de leiding (hierna aan te duiden als type II 5 ferrihydroxyde).

Een kenmerk van de onderhavige uitvinding is water met een pH, die tenminste 5,5 is, een elektrisch geleidingsvermogen, dat minder is dan of gelijk is aan één micromho per centimeter en een vaste stofgehalte, dat 10 minder is dan één deel per duizend, dat omvat een hoeveelheid op ijzer gebaseerde verbindingen andere dan type II ferrihydroxyde. Een ander kenmerk is het aanbrengen van ferrihydroxyde in het water, welk ferrihydroxyde van een soort is, dat de afzetting vertraagt van op ijzer geba-15 seerde verbindingen op het inwendige van de leiding (type II ferrihydroxyde).

De voorgaande kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nu nader worden toegelicht « aan de hand van de volgende gedetailleerde beschrijving 20 v^n de beste wijze van het uitvoeren van de uitvinding en onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen. In de tekeningen toont:

Pig. 1 een schematische weergave van een daadwerkelijke brandstofcelenergie-installatie met een koel-25 systeem, dat gébruik maakt van een waterige oplossing als koelmiddel en als bron voor stoom, en verder een hulpsysteem toont voor het toevoeren van type II ferrihydroxyde aan de energie-installatie onder operationele omstandigheden, 30 Fig. 2 een grafische weergave van de equivalent- diameter Dea van de brandstofcelstapel tegenover de looptijd onder operationele condities zonder de toevoeging van type II ferrihydroxyde? waarbij de equivaleritdiameter genormaliseerd is door delen door de oorspronkelijke 35 equivalentdiameter Dei,

Fig. 3 een vergroot dwarsdoorsnede-aanzicht van een opening, gebruikt in het koelsysteem van fig. 1,

Fig. 4 een alternatieve uitvoeringsvorm van de brandstofcelenergie-installatie, getoond in fig. 1, 40 Fig. 5 een vergrote schematische weergave van een

SSC157S

- 6 - ? v gedeelte van de energie-installatie, getoond in fig. 4, en

Fig. 6 een grafische weergave van de equivalent-diameter Dea tegenover de looptijd onder operationele 5 condities met toevoeging van type II ferrihydroxyde; de equivalentdiameter is daarbij genormaliseerd door delen door de oorspronkelijke equivalentdiameter Dei.

Fig. 1 is een schematische weergave van een brandstofcelenergie-installatie 10, welke omvat een brand-10 stofcelstapel 12, een brandstofverwerkingssysteem 14, een koelsysteem 16 en een koelmiddelherstel en toevoer-systeem (CRS) 18.

Het koelsysteem 16 heeft een stroombaan 20 voor koelmiddel, dat in de getoonde uitvoering bestaat uit een 15 waterige oplossing. Een middel voor het aanbrengen van type II ferrihydroxyde in het waterige koelmiddel, zoals leiding 22, staat in verbinding met de stroombaan 20. Zoals getoond vormt de leiding 22 deel van een hulpsysteem 24 voor het toevoeren van type II ferrihydroxyde aan de energie-20 installatie onder werkomstandigheden. Alternatief kan de leiding 22 in stroomcommunicatie staan met het koelmiddel-terugwin en toevoersysteem 18 op lokatie 26.

De brandstofcelstapel 12 omvat een aantal elektrochemische cellen, zoals gerepresenteerd door de 25 twee elektrochemische cellen 28. Elke elektrochemische cel heeft een anode 30, een kathode 32, en een elektrolyt 34, aangebracht tussen de anode en kathode. De elektrolyt plaatst de anode in ionenverbinding met de kathode. Er wordt lucht toegevoerd naar elke kathode via leiding 36. Verwerkte 30 brandstof wordt toegevoerd naar de anode via leiding 38.

Een gedeelte van de brandstof wordt elektrisch gecombineerd met een gedeelte van zuurstof uit lucht via de elektrolyt onder het voortbrengen van elektrische energie. De overblijvende behandelde brandstof wordt uitgelaten uit de 35 anode en stroomt via leiding 40 naar het brandstofverwerkingssysteem 14, waar de brandstof wordt verbrand. De overblijvende zuurstof wordt uitgelaten uit de kathode en mondt uit met de anode-uitlaat via leiding 42.

Het brandstofverwerkingssysteem 14 omvat een 40 brandstofprocessor 44. De brandstofprocessor ontvangt Λ ,Λ Λ *1 t 1 ‘C« Ö Ö 0 £ 0 / - i * - 7 - stoom via leiding 46 en een ruwe brandstof, bijvoorbeeld aardgas, via leiding 48. De brandstofprocessor combineert de stoom en de ruwe brandstof katalytisch onder het voortbrengen van een behandelde brandstof zoals waterstof.

5 Omdat deze reactie endotherm is, heeft de brandstofprocessor een brander (niet getoond) voor het voortbrengen van warmte. De niet gereageerd hebbende procesbrandstof van de stapel wordt verbrand in deze brander.

Het koelsysteem heeft een koelmiddelpomp 50 voor 10 het circuleren van onder druk gebracht waterig koelmiddel, een warmtewisselaar 52 voor het wegnemen van warmte uit het waterige koelmiddel, en een stoomseparator 54 voor het afscheiden van stoom van het waterige koelmiddel.

Onder normale bedrijfscondities bereikt de 15 temperatuur van het waterige koelmiddel algemeen een temperatuur van ongeveer 180°C (350°F), en kan in energie-installaties kenmerkend liggen tussen 160°C tot 205°C met een zuurstofconcentratie, die loopt tussen 20-400 ppb met het meest voorkomende gebied gelegen tussen 40-80 ppb.

20 Stoom, afgescheiden van het waterige koelmiddel in de stoomseparateur 54, laat men via leiding 46 stromen naar de brandstofprocessor 44. Leiding 56 strekt zich uit van de stoomseparateur naar de koelmiddelpomp 50, teneinde de koelmiddelpomp in staat te stellen om koelmiddel te 25 trekken uit de stoomseparateur. Een afblaasleiding 58 strekt zich uit van leiding 56 naar een punt stroomafwaarts van de stoomseparateur en stroomopwaarts van de koelmiddelpomp. De afblaasleiding heeft een afblaasregeling 60 voor het verwijderen van een gedeelte van het waterige koel-30 middel voor het regelen van het vaste stofgehalte door het uitlaten van een gedeelte van het koelmiddel naar de uitlaatleidingen 40, 42.

De koelmiddelpomp 50 levert onder druk gebracht koelmiddel aan verdeelstuk 62 via leiding 64. Een aantal 35 leidingen voor het waterige koelmiddel, zoals gerepresenteerd door de leidingen 66, strekken zich uit van het verdeelstuk 62 door de brandstofcelstapel. Deze leidingen zijn op regelmatige onderlinge afstand verdeeld over de lengte van de brandstofcelstapel, zoals getoond bijvoorbeeld 40 in het Amerikaanse octrooischrift 4.233.369, verleend aan 860157* r a - 8 -

Breault e.a., met de titel "Fuel Cell Cooler Assembly and Edge Seal Means Therefor". Elke leiding bezit een opening 68 voor het regelen van de verdeling van koelmiddel van het verdeelstuk naar de stapel. Het koelmiddel, 5 dat gaat door de stapel via leiding 66, wordt opgevangen door verdeelstuk 70. Leiding 72 strekt zich uit van verdeelstuk 70 naar de warmtewisselaar 52, teneinde het waterige koelmiddel te leiden naar de warmtewisselaar, waar warmte wordt verwijderd uit het koelmiddel. Leiding 74 completeert 10 de koellus door zich uit te strekken van de warmtewisselaar naar de stoomseparateur 54.

Het koelmiddelterugwin en -toevoersysteem 18 omvat een condensator 76, een ontgasser 78, een aanjaag-pomp 80, een waterbehandelingssysteem 82, en een voedings-15 waterpomp 84.

De condensator onvangt de kathode-uitlaat rechtstreeks van de brandstofcelstapel 12 via leiding 42 en de verbrande anode-uitlaat door de brandstofprocessor 14 via leiding 40. Deze leidingen komen tezamen met de 20 afblaasleiding 58 stroomafwaarts van de brandstofprocessor 44 en leiden de stoom, de kathode-uitlaat en de anode-uitlaat naar de condensator.

De condensator verwijdert warmte uit de stoom, de kathode-uitlaat en de anode-uitlaat. Als gevolg worden 25 stoom uit het koelsysteem en waterdamp in de anode en kathode-uitlaat gecondenseerd tot water. Het gecondenseerde water stroomt van de condensator via leiding 86 naar de ontgasser 78.

De ontgasser 78 is in staat om via schoorsteen 30 88 het gecondenseerde water te ontvangen. De ontgasser heeft een luchtdrukbron, zoals weergegeven door luchtpomp 90, voor het laten gaan van lucht door de schoorsteen voor het ontgassen van het binnenkomende water.

Het ontgaste water wordt onder de schoorsteen 35 gecollecteerd op een plaats, die in stroomverbinding staat met de aanjaagpomp 80. De aanjaagpomp 80 trekt water uit de ontgasser via leiding 92 en levert hoge druk water door leiding 94 naar het waterbehandelingssysteem. Het waterbehandelingssysteem verwijdert gesuspendeerde en opge-40 loste verontreiniging uit het water respectievelijk door - 9 - *' f filtratie en ionenwisselingsdemineralisatie. Zuurstof-reductie/ indien gewenst, kan worden bereikt door thermische stoomdeaeratie,terwijl organische verwijdering tot stand gebracht wordt door absorptiefiltratie, zoals algemeen 5 wordt uitgevoerd met geactiveerde houtskool. De resulterende watereffluent uit het waterbehandelingssysteem is gezuiverd water. Leiding 96 strekt zich uit van het waterbehandelingssysteem teneinde gezuiverd water te voeren naar de voedings-waterpomp 84.

10 Een recirculatieleiding 98 strekt zich uit naar de ontgasser vanaf leiding 96 voor het doen terugkeren van een gedeelte van de stroom, geleverd door de aanjaagpomp aan de ontgasser. De recirculatieleiding verdeelt de leiding 96 in een eerste gedeelte 96a, dat in stroomverbin-15 ding staat met het waterbehandelingssysteem, en een tweede gedeelte 96b, dat in stroomcommunicatie is met de voedings-waterpomp 84. De voedingswaterpomp levert waterig koel- . middel naar behoefte aan het koelraiddelsysteem, teneinde dit te voorzien van koelmiddel, als dit vereist is. Leiding 20 100 strekt zich uit van de voedingswaterpomp door de controleklep 102 naar het koelmiddelsysteem voor dit doeleinde. Leiding 100 kan alternatief in stroomverbinding staan met een middel voor het aanbrengen van type II ferrihydroxyde in de waterige koelmiddellokatie 26.

25 Zoals getoond is leiding 22 een middel voor het aanbrengen van type II ferrihydroxyde in het waterige koelmiddel, en vormt deel van het hulpwerksysteem 24. Het hulpwerksysteem omvat een watertank 104, een water-stoom-ontluchtingsketel 106 voor het opslaan van toevoerwater 30 (normale temperatuur ongeveer 100°C (212°F)), een warmtewisselaar 108 (normale temperatuur 60°C (140°F)), een aanjaagpomp 112, een waterbehandelingssysteem 114 (overeenkomstig waterbehandelingssysteem 82), een voedingswaterpomp 116 en een controleklep in leiding 22 (niet getoond).

35 In deze speciale toepassing zijn de watertank en de water-stoomontluchtingsketel gevormd als een enkele eenheid.

Het hulpsysteem is geschikt voor het ontvangen van type II ferrihydroxyde stroomopwaarts van het waterbehandelingssysteem aan de watertank L^ of aan de vulpoort L2; 40 en stroomafwaarts van het waterbehandelingssysteem bijvoor-

S S ü 1 5 7 S

i- » - 10 - beeld aan de voedingswaterpomp bij L^.

Fig. 3 is een vergroot zijaanzicht van de opening 68. De opening heeft een maximum diameter D , een minimum diameter D2 en een samentrekkend overgangsgebied tussen 5 de maximum en munimum diameters 118. Het gestippelde gebied toont de contour van de opening met bijvoorbeeld een minimum diameter D^, welke het gevolg kan zijn van de aanwas van deeltjes die zich afzetten gedurende bedrijf van de brand-stofcelenergie-installatie. Zoals men kan begrijpen, 10 doet de afzetting van een grote hoeveelheid deeltjes de stroomweerstand van de opening voor het doorlaten van koelmiddel toenemen en samengaand daarmee de stroomweerstand van de brandstofcelstapel voor het koelmiddel.

Fig. 4 is een alternatieve uitvoering van de 15 brandstofcelenergie-installatie, getoond in fig. 1, welke middelen 122 heeft voor het afzetten van ferrihydroxyde in het koelmiddel. Het middel 122 omvat een middel 124 voor het vormen van ferrihydroxyde in de energie-installatie.

Het middel 124 omvat een tank 126, een bron van proceswater 20 en een warmtebron. In de getoonde uitvoering is de bron van proceswater het koelmiddelterugwin- en -toevoersysteem 18.

De warmtebron is de brandstofcelstapel 12. Het middel voor het overdragen van warmte van de brandstofcelstapel naar de tank, zoals het koelsysteem 16, staat in stroom-' 25 communicatie met het verhitte koelmiddel via leiding 128 en stroomregeling 132. De stroomregeling reageert op de temperatuur van de waterige oplossing in de tank en de afblaasvereisten voor de systeemeifluent. Een omleiding 133 is aangebracht om de stroom om te leiden, wanneer dit 30 nodig is.

Fig. 5 is een vergrote, schematische weergave van het middel 124 voor het vormen van het ferrihydroxyde in de energie-installatie. De tank 126 heeft een eerste kamer 134, een tweede kamer 136 en een derde kamer 138.

35 De derde kamer ontvangt gezuiverd water van het waterbehan-delingssysteem via leiding 96a. Een warmtewisselaar 142, bijvoorbeeld een spoel of leiding 128, is aangebracht in de derde kamer voor het overdragen van warmte aan het gezuiverde water en stoom te maken. De tweede en derde kamers 40 136, 138 kunnen zijn geïsoleerd tegen het verlies van warmte 8601576 -liaan de eerste kamer.

De tweede kamer 136 ontvangt gezuiverd water via leiding 96è' en stoom via leiding 144. Alternatief kan stoom worden geleverd direct aan de tweede kamer 136 door 5 waterig koelmiddel te laten stromen vanaf de koelmiddel-stroombaan, zoals via leiding 128 en leiding 146, die in stippellijn getoond zijn.

De tweede kamer 136 wordt met behulp van een mondstuk 148 in staat gesteld om de stoom uit leiding 144 10 en het proceswater uit leiding 196è.'‘te mengen en het mengsel te injecteren in de kamer. Een geschikt mondstuk voor dit doeleinde is het 1/4J Sifon sproeimondstuk, dat verkrijgbaar is van Spraying Systems, Inc., North Avenue, Wharton, ILL. 60187. Na injectie wordt het water 15 gecollecteerd in de tank, daarbij een stoom-watergrensvlak 152 overlatende. Het waterniveau in kamer 136 wordt geregeld door voort te gaan met overstroom via een leiding 153, welke zich uitstrekt terug naar de ontgasser via leiding 98. Een gedeelte van leiding 153 is ter wille 20 van de duidelijkheid open gebroken. Een opening 154 is aangebracht om gassen, die vrijkomen gedurende het mengproces, te ventileren.

De tweede kamer 136 heeft een bronvan ijzer, aangebracht in de tank, bijvoorbeeld staven 156, gevormd van 25 een ijzerlegering of een ijzer bevattende voering 158 op de wanden van de tank. Leiding 96è.' ' voor het wegnemen van proceswater strekt zich uit van de tweede kamer door de derde kamer van de tank en vandaar naar de voedingswater-pomp 84. Een warmtewisselaar 162 is aangebracht in de eerste 30 kamer 134. Deze warmtewisselaar staat via leidingen 164a en 164b in stroomcommunicatie met een koelmiddelbron, bijvoorbeeld het gezuiverde water van leiding 96, voor het verwijderen van warmte van het proceswater in leiding 96è’*.

35 Gedurende daadwerkelijk bedrijf van de brandstof- celenergie-installatie, weergegeven in fig. 1, wordt de afzetting van op ijzer gebaseerde verbindingen (d.w.z. op ijzer gebaseerde oxyden en zouten, omvattende magnetiet, hematiet, ijzerfosfaten en andere verbindingen, die voort-40 komen uit ijzercorrosie) vertraagd door in het waterige 3501578 t - 12 - koelmiddel type II ferrihydroxyde aan te brengen (d.w.z., Fe203.XH20 of FeOOH van een soort, welke de afzetting van op ijzer gebaseerde verbindingen vertraagt). Experimenteel werk heeft dit resultaat bevestigd. Een gedeelte van dit 5 werk is getoond in fig. 6.

De bovenste kromme van fig. 6 (kromme A) is een grafische weergave van de variatie in de tijd van de equivalentdiameter van de brandstofcelstapel Dea onder operationele condities. De onderste kromme (kromme B), 10 die begint bij ongeveer 2000 uur, toont de aanwezigheid of afwezigheid van ferrihydroxyde in het voedingswater aan het waterige koelmiddel, dat wordt geleverd via het hulpsysteem 24 over leiding 22.

In het algemeen laat fig. 6 zien, dat de aanwezig-15 heid van gesuspendeerd type II ferrihydroxyde in het voedingswater, zoals blijkt uit een filter verkleuring van geel gekleurd voedingswater, loopt iets voor, en correspondeert in het algemeen met perioden van stabiele of toenemende equivalentdiameter, zoals getoond door kromme A. Voor-20 beelden zijn de tijdsperioden II, IV en VI. Omgekeerd correspondeert de afwezigheid van ferrihydroxyde in het voedingswater, zoals blijkt uit het ontbreken van een filter-verkleuring van geel voedingswater, met perioden van afnemende equivalentdiameter zoals de perioden I en V.

25 Het effect van het injecteren van type II ferrihydroxyde is niet instantaan en loopt .gedurende een korte periode voor op het effect op de equivalentdiameter van de brandstofcelstapel.

Meer in het bijzonder toont kromme A van fig. 6 30 de equivalentdiameter Dea van de brandstofcelstapel, genormaliseerd door delen door de oorspronkelijke equivalentdiameter Dei. De daadwerkelijke equivalentdiameter is Dea en is gelijk aan Dei ten tijde, dat de brandstofcelstapel het bedrijf begint. Kromme B toont de intensiteit 35 en kleur, geproduceerd door het filteren van het voedingswater door een 0,45 micron filterpapier in overeenstemming met de technieken, beschreven door de Babcock en Wilcox membraanfiltervergelijkingstabellen. Deze tabellen zijn gepubliceerd door de Babcock en Wilcox Company, Power 40 Generation Division, (copywright 1964, 1970) New York,

85015 7 B

- 13 -

New York, getiteld "Membrane Filter Comparison Chart (Fe20.j. XH20) "; "Membrane Filter Comparison Chart (Fe^O^ .XH20-Fe^O^) 1,5:1"; "Membrane Filter Comparison Chart (Fe^^ . Xf^O-Fe^O^) 2:1"; "Membrane Filter Comparison Chart 5 (Fe203.XH20-Fe--j04) 1:1"; en, "Membrane Filter Comparison

Chart (Fe^O^)". Het materiaal in deze tabellen is hierbij geïncorporeerd door referentie.

De vergelijking van de verkleuringen, achtergelaten door het voedingswater, met de membraanfilterverge-10 lijkingstabel maakt een schatting mogelijk van de aanwezigheid van het ferrihydroxyde in het voedingswater aan het koelsysteem. De voedingswaterfilterverkleuring laat bijvoorbeeld zien, dat ferrihydroxyde aanwezig was in het voedingswater in hoeveelheden van ongeveer 50 tot 200 delen 15 per miljard. Op overeenkomstige wijze waren, wanneer ferrihydroxyde afwezig was,' veelal zwarte ijzeroxyden aanwezig in een hoeveelheid van ongeveer 100 tot minder dan 10 delen per miljard.

Gedurende de eerste 2000 uren van bedrijf in 20 periode I voorafgaand aan de toevoeging van type II ferrihydroxyde nam de drukval over de stapel toe en nam ;de effectieve diameter af, als op. ijzer gebaseerde verbindingen werden afgezet op de wanden van het koelsysteem.

Voorafgaand aan de toevoeging van het type II 25 ferrihydroxyde was het koelmiddel voor de brandstofcel-stapel een waterig koelmiddel en het voedingswater was gezuiverd water van een waterbehandelingssysteem. Het gezuiverde water was behandeld condensaatwater, toegevoerd via leiding 100, dat was gedeioniseerd en gedeoxygeneerd 30 tot een niveau van 40 tot 200 delen per miljard met behulp van verschillende procedures, die welbekend zijn.

Dit gezuiverde water heeft een pH, die groter is dan 5,5 (bij voorkeur in een gebied van 5,5-8,0), een geleidings-vermogen, dat minder is dan één micromho per centimeter, 35 een alkaliniteitsniveau van minder dan 0,2 ppm als calcium-carbonaat, een vaste stofgehalte, dat minder is dan êén deel per millioen (1 ppm), omvattende minder dan 200 delen per miljard van op ijzer gebaseerde verbindingen andere dan ferrihydroxyde.

40 De tijdsperiode Ia toont het effect, dat vergezeld 860 1 5 7 r - 14 - f gaat van afsluiten en weer opstarten van de energie-installa-tie gedurende de periode, dat het voedingswater uitsluitend gezuiverd water was. Afsluitingen en opstartingen geschiedden gezamenlijk respectievelijk op tijden en S2> Tegelijk 5 met de opstartingen werd' voedingswater toegevoerd via leiding 22. Type II ferrihydroxyde werd aangebracht in het voedingswater door continu vanaf tijdstip A^^ een oplossing te injecteren van type II ferrihydroxyde en gezuiverd water in het voedingswatersysteem. Deze voedingswater-10 oplossing (of voedingswater) werd toegevoerd via leiding 22 bij een constante gemiddelde stroomsnelheid van een-tiende van een gallon per minuut (0,1 gpm) in de stroombaan 20 voor het waterige koelmiddel, dat een constante gemiddelde stroomsnelheid had van 19 1 per minuut.

15 Ten tijde A^ liet men het voedingswater stromen naar de watertank bij. stroomopwaarts van het waterbehan-delingssysteem 114. Het wordt aangenomen, dat het water-behandelingssysteem het ferrihydroxyde verwijdert uit het waterige koelmiddel. Dit blijkt (kromme B) uit het afwezig 20 zijn van de gele voedingswaterfilterverkleuring. Als gevolg van de afwezigheid van ferrihydroxyde nam de equivalent-diameter af uitgezonderd voor het tijdelijke effect van afsluiten en opstarten.

Juist voor het beginnen van de tijdsperiode II 25 ten tijde A2 werd de toevoer van water, dat type II

ferrihydroxyde bevatte, geïnjecteerd in het voedingswater stroomafwaarts van het waterbehandelingssysteem bij lokatie 113, en het waterbehandelingssysteem werd inactief gemaakt.

De gele filterverkleuring door het voedingswater verscheen 30 weer en de equivalentdiameter begon te herstellen.

Gedurende periode II, beginnende bij A^, werd het punt van injectie voor het ferrihydroxyde verplaatst van stroomafwaarts van het waterbehandelingssysteem naar stroomopwaarts van het waterbehandelingsysteem bij de vul-35 poort en het waterbehandelingssysteem werd inactief gehouden.

De gele verkleuring van het voedingswater continueerde en de equivalentdiameter bleef stabiel.

Gedurende periode III, beginnende bij A^, werd 40 ferrihydroxyde nog steeds toegevoegd aan plaats L2 stroom- SSÖ1573 » St - 15 - opwaarts van het waterbehandelingssysteem, maar het water-behandelingssysteem werd gedurende een korte tijdsperiode actief gemaakt. Snel, nadat het waterbehandelingssysteem actief was gemaakt, verdween het ferrihydroxyde uit het 5 voedingswater, zoals bleek door de afwëzigheid van de gele filterverkleuring van het voedingswater.

Ten tijde A,- aan het begin van periode IV werd het punt van injectie verder stroomopwaarts verplaatst van het waterbehandelingssysteem naar de tank L^, en het 10 waterbehandelingssysteem werd inactief gemaakt. De gele filterverkleuring van het voedingswater verscheen opnieuw voor het geheel van de periode IV.

Ten tijde Ag aan het begin van periode V werd de injectie aan de watertank stroomopwaarts van het 15 waterbehandelingsysteem voortgezet, maar nu was het waterbehandelingssysteem actief gemaakt. Het ferrihydroxyde verdween weer uit het voedingswater, zoals bleek door de afwezigheid van de gele filterverkleuring gedurende periode V. Kort na Ag werd een zes dagen afsluiting gevolgd 20 door een opstarten S3* De effectieve diameter ging voort met toenemen gedurende een korte periode, nadat de waterbehandeling actief was gemaakt (mogelijk vanwege het afsluiten en weer opstarten), maar de gele voedingswater-filtervlak verscheen nooit opnieuw en de equivalentdiameter 25 nam af voor de rest van periode V. Dit includeerde de tijd na A^, wanneer het punt van injectie van het type II ferrihydroxyde was geplaatst stroomafwaarts naar de vulpoort bij L3 (maar nog steeds stroomopwaarts van het actieve waterbehandelingssysteem).

30 Het stroomafwaartse waterbehandelingssysteem werd tenslotte inactief gemaakt op tijdstip Ag aan het begin van de periode VI. De gele filtervlek verscheen opnieuw en de equivalentdiameter begon zich te herstellen.

Ten tijde Ag ging de energie-installatie door een 35 afsluit, opstartcyclus S,.. Gedurende het afsluiten werd het koelsysteem geleegd en opnieuw gevuld met water, dat type II ferrihydroxyde bevatte. Na A^q werd het stroomafwaartse waterbehandelingssysteem inactief gehouden, terwijl het water, dat type II ferrihydroxyde bevatte, continu 40 aanwezig was aan de vulpoort L^- De gele voedingswaterfilter- 860157i

S

- 16 - verkleuring continueerde en de equivalentdiameter bleef stabiel.

Het stroomafwaartse waterbehandelingsysteem werd weer actief gemaakt op tot A^,-, toen het waterbehan- 5 delingssysteem werd kortgesloten. Er wordt aangenomen, dat het waterbehandelingsysteem onwerkzaam was gedurende deze periode, aangezien het niet langer het ferrihydroxyde verwijderde, zoals blijkt uit de voortdurende aanwezigheid van de gele filterverkleuring van het voedingswater.

10 Er werd voortgegaan met het stroomopwaarts van het waterbehandelingssysteem toevoegen van type II ferrihydroxyde op Al5 en A16, gevolgd door vervanging van de'waterbehandelingsysteemcomponenten. De nieuwe water-behandelingsysteemcomponenten verwijderden de ferri-15 hydroxyden, zoals blijkt uit de afwezigheid van de gele voedingswaterverkleuring.

Zodoende wordt de afzetting van op ijzer gebaseerde verbindingen vertraagd, in sommige gevallen geelimineerd, en in andere gevallen omgekeerd door het 20 injecteren van type II ferrihydroxyde in het voedingswater en bijgevolg in het waterige koelmiddel.

Opeenvolgende proeven toonden, dat voedingswater van het koelmiddelterugwin en -toevoersysteem, dat was toegevoegd aan lokatie 26, de afzettingskarakteristieken 25 corrigeerden van de op ijzer gebaseerde verbindingen, indien het zo weinig als één deel type II ferrihydroxyde water bevatte op drie delen gezuiverd water.

De verschijnselen, op grond waarvan.de vertraging van de afzetting van deze op ijzer gebaseerde verbindingen 30 optreedt, wordt niet goed begrepen. Eén werkhypothese is als volgt. De op ijzer gebaseerde verbindingen worden geladen (ervaring suggereert negatief geladen) en omringt door een wolk.tegenovergesteld geladen ionen onder het vormen van een elektrische dubbellaag. Deeltjes van type 35 II ferrihydroxyde reageren met de zich normaliter afzettende op ijzer gebaseerde verbindingen en destabiliseren ze door krimpen of eliminatie van de dubbellaag, waardoor het niveau van lading op de verbindingen wordt veranderd. Als gevolg worden de op ijzer gebaseerde verbindingen gecoagu-40 leerd of geagglomereerd door het ferrihydroxyde in een 8601578 - 17 - mate, dat de afzetting ervan op de wanden van de waterleiding tegengegaan wordt.

Het is niet zeker, of de deeltjes ferrihydroxyde van een soort, welke afzetting vertraagt, voorkomen als 5 een anorganisfa polymeerion of als een colloïdaal deeltje.

Eén kritische parameter wordt aangenomen te zijn de grootte van het deeltje in oplossing. De grootte van het deeltje in oplossing staat in verband met de karakteristieke deeltjesafmeting Pd van het deeltje, die gevonden wordt 10 door het filteren van het voedingswater. De afmeting Pd wordt uitgedrukt in lengte-eenheden en wordt gemeten over een lijn, die zich uitstrekt tussen de twee verst van elkaar gescheiden punten op het deeltje. Die ferrihydroxyde-verbindingen, die een afmeting Pd hebben ten tijde van he't 15 meten, welke groter is dan één micron, worden niet aangenomen effectief te zijn, terwijl die, welke een dimensie hebben tot ongeveer een-tiende van een micron, bekend zijn als werkzaam. In het bijzonder is het bekend, dat een deeltjesafmeting van tot 100 angstrom de voorkeurskarak-20 teristieke deeltjesafmeting Pd is.

Deze ferrihydroxydeverbindingen kunnen worden bereid met behulp van elk van verschillende processen. Eén manier is om de ferrihydroxydedeeltjes te bereiden in suspensievorm in twee stappen. Een geconcentreerde oplossing 25 van lang opslagleven (groter dan één week) wordt gemaakt bij kamertemperatuur door ijzer langzaam te hydrolyseren in een 0,1 tot 0,6irolaire oplossing met een pH van ongeveer 1 tot 2 gedurende perioden tot 3 maanden. Voorafgaand aan het gebruik wordt de geconcentreerde oplossing verdund 30 met gedestilleerd water tot de mate, vereist voor het vormen van de daadwerkelijk gebruikte oplossing van hogere pH. De effectieve levensduur van de verdunde oplossing wordt aangenomen een andere kritische parameter te zijn. De effectieve levensduur is korter dan de opslaglevensduur 35 van de geconcentreerde oplossing en wordt aangenomen niet groter te zijn dan één week.

VOORBEELD

Ferrihydroxydedeeltjes van een soort, waarmee afzetting van op ijzer gebaseerde verbindingen in een leiding 40 wordt vertraagd, werden in twee stappen bereid op de vol- 8601576 -18- « w gende wijze: 1. 20,2 gram ferrinitraat Fe(NO^)3.9H20 werd opgelost in een voldoende hoeveelheid gedestilleerd water bij kamertemperatuur, teneinde een pH voort te brengen van 5 ongeveer 1,5. De oplossing werd op kamertemperatuur gehouden gedurende tien dagen voorafgaand aan gebruik voor het vormen van een langzaam gehydrolyseerde ferrinitraatoplossing. Er wordt aangenomen, dat zich hierbij een suspensie/oplossing vormt van gehydrateerd ijzeroxyde FeOOH (Ρβ,,Ο^.Η,^Ο) 10 deeltjes. Transmissie-elektronendiffractiespectroscopie van het residu, dat achter bleef na verdampen van het water van een monster, toonde, dat α-FeOOH (goethiet) verbindingen aanwezig waren in het residu. De karakteristieke deeltjes-afmeting Pd van deze goethietverbindingen liep van 50 tot 15 100 angstrom. De goethietkristallen kunnen tevens in de oplossing voorkomen of zij kunnen zich uitsluitend vormen gedurende verdamping van het water. Er wordt aangenomen, dat, indien gekoeld, deze oplossing kan worden opgeslagen gedurende een lange tijdsperiode (tenminste twee maanden).

20 2. De tweede stap vindt plaats voorafgaand aan

gebruik. Voorafgaand aan het testen werd de pH van de geconcentreerde oplossing, bereid met behulp van stap 1, verhoogd tot ongeveer 3,5 tot 4,0 door de geconcentreerde oplossing te verdunnen met gedestilleerd water. Er wordt 25 aangenomen, dat de verdunde oplossing met deze pH

enigszins onstabiel is en achteruit gaat na opslag gedurende vijf of zes dagen. Er wordt aangenomen, dat de grootte van de FeOOH deeltjes toeneemt met de tijd en dat na vijf of zes dagen de grootte van de deeltjes 30 is toegenomen tot een grootte, welke de deeltjes onwerkzaam maakt voor de doeleinden van deze uitvinding.

De verdunde oplossing werd beproefd in een apparaat zoals boven beschreven. De effectiviteit van de verse, verdunde oplossing (minder dan één week oud) werd 35 aangetoond door in vijftig uur tenminste de helft van de afname in equivalentdiameter van een brandstofcelstapel, welke optrad gedurende 150 uren bedrijf, om te keren. De equivalentdiameter werd dan constant gehouden voor een verdere periode van 150 uur. Er wordt aangenomen, dat 40 deze suspensie/oplossing effectief is om te gebruiken in 8601378 - 19 - * gezuiverd water zoals boven uiteengezet met een pH, die groter is dan 5/5. Water met een pH beneden 5,5 wordt niet gewenst geacht voor koelsystemen voor zulke energie-installaties vanwege de toename in corrosie van de energie-5 installatie en het mogelijke effect, die dit heeft op de effectiviteit van het ferrihydroxyde.

Een andere methode om ferrihydroxyde te bereiden kan worden gebruikt in samenhang met de apparatuur, getoond in de fig. 4 en 5. Tijdens bedrijf van deze uitvoering 10 wordt warmte overgedragen van het waterige koelmiddel in leiding 128 naar gezuiverd water in de derde kamer 138, teneinde stoom te vormen. De stoom wordt via leiding 144 gevoerd naar de spuitmond 148. Gezuiverd water stroomt via leiding 96é‘ naar de spuitmon’d vanaf het waterbehan-15 delingssysteem. Het gezuiverde water heeft een geleidings-vermogen van minder dan één micromho of microsiemen per centimeter (en in de uitvoering zoals getoond waarschijnlijk minder zijn dan 0,5 micromho of microsiemen per centimeter), heeft een pH, die nagenoeg neutraal is 20 (5,5-8), heeft iets aan opgelost kooldioxyde en heeft een zuurstofconcentratie van ongeveer 7 delen per millioen.

In toevoeging bevat het water op ijzer gebaseerde verbindingen kenmerkend in een hoeveelheid van ongeveer 80-100 delen per miljard.

25 Opgelost ijzer (overheersend Fe++) is tevens aan wezig in het gezuiverde water, dat wordt toegevoerd naar de tweede kamer vanwege corrosie in het koelmiddelterugwin en -toevoersysteem 18 en is aanwezig in het water, dat zich bevindt in de bodem van de tweede kamer 136 vanwege 30 corrosie van de ijzerstaven 156 en de ijzer bevattende voering 158.

Het stoom en het gezuiverde water worden turbulent gemengd als gevolg van het gaan door de spuitmond 148 en worden in de tweede kamer 136 gesproeid naar het opper-35 vlak van het water. De tweede kamer werkt bij atmosferische druk en het water in de kamer is op een temperatuur, welke de vorming bevordert van type II ferrihydroxyde. In de getoonde uitvoering bevindt het water zich op een temperatuur van ongeveer 212°F. Er wordt aangenomen, dat de tempe-40 ratuur van het water moet liggen in een gebied van ongeveer 36015 7«·' - 20 - 180°F tot ongeveer 250°F.

Als het mengsel wordt gesproeid in de tweede kamer, worden gedeelten opgelost zuurstof en kooldioxyde vrij gemaakt boven het stoom-watergrensvlak 152. Deze gassen 5 worden geventileerd via opening 154. Omdat de tweede kamer wordt geventileerd, heeft de bodem van de tank een laag zuurstofniveau en een pH, welke het type ijzercorrosie bevordert, dat ferroionen doet ontstaan. Deze ionen worden aangenomen te migreren naar het stoom-watergrensvlak.

10 Het vrijmaken van gedeelten van het opgeloste kooldioxyde van het water, dat gesproeid wordt in de tweede kamer, en het ventileren van het kooldioxyde door de opening 154, heeft een tweede belangrijk voordeel. Het vrij maken van het kooldioxyde doet de pH van het water in 15 de verstuiving en in de tank aan het oppervlak van het water iets toenemen. Deze toename in pH dwingt opgelost ijzer van het water, dat binnenkomt met de verstuiving, en eventueel opgelost ijzer van het water aan het stoom-watergrensvlak om te precipiteren in de vorm van type II 20 ferrihydroxyde. Er wordt aangenomen, dat deze werking wordt bevorderd door roeren van het ijzer, dat aanwezig is in het water door de turbulente injectie van het stoom en water sproeien. Het zuurstofgehalte van het binnenkomende water wordt tevens gecontroleerd door ventileren, teneinde 25 te vermijden, dat er te veel zuurstof aanwezig is. Indien te veel zuurstof aanwezig is, is de oxydatiesnelheid en bijgevolg precipatie te snel en groot, en. dit heeft het ongewenste resultaat, dat er Fe2C>3 gevormd wordt in plaats van type II ferrihydroxyde, hetgeen het gewenste resultaat 30 is.

Na het vormen van het water, dat het type II ferrihydroxyde (FeOOH of Fe202.H20 van een soort, dat afzetting vertraagt) bevat, wordt het water gekoeld tot een temperatuur van ongeveer 140°F in een atmosfeer van laag 35 zuurstofgehalte (minder dan 60 delen per miljard) en is dan gereed voor gebruik als voedingswater in de energie-installatie.

Water, dat type II ferrihydroxyde bevat, dat niet wordt gebruikt gedurende de levensduur van de gepre-40 pareerde oplossing, keert terug via een recirculatieleiding S 6 C 1 5 7 - 21 - 98 naar de ontgassingstank. Het water wordt gepompt door het waterbehandelingssysteembed voor het verwijderen van verouderd en onwerkzaam ferrihydroxyde en andere verbindingen uit het water en voor het toevoeren van extra gezui-5 verd water aan het apparaat, getoond in fig. 5.

Het ferrihydroxydeadditief wordt toegevoerd aan de koelmiddellus via de voedingswaterpomp, die nodig is voor het vervangen van tenminste een gedeelte van het water, dat verwijderd is uit het koelsysteem en water, dat gebruikt 10 wordt voor het maken van stoom voor de brandstofprocessor 44. Waterig koelraiddel, verwijderd via de afblaasregeling, stroomt naar de ferrihydroxydegenerator voor warmte en bijgevolg naar de condensator, waar het water wordt teruggewonnen 'en gestuurd naar de ontgasser.

15 De methode voor het bepalen van de versheid en de karakteristieke deeltjesafmeting, geassocieerd met de vertraging in de afzetting, omvat de volgende stappen: 1. Het opzetten van een apparaat, dat nauwkeurig het systeem simuleert, dat een probleem heeft met het afzet- 20 ten van op ijzer gebaseerde verbindingen.

2. Het vullen van het koelsysteem met gezuiverd water.

3. Het instellen van de initiële equivalent-diameter van het syteem.

25 4. Het bedrijven van het koelsysteem: totdat een 10 % afname in de effectieve diameter optreedt; en, totdat de afnemingssnelheid wordt ingesteld door het meten van de afname als een functie van de tijd.

5. Het toevoegen van en hoeveelheid ferrihydroxyde 30 aan het water, dat stroomt door de opening, waarbij het residu van het ferrihydroxydedeeltjes heeft van een bekende karakteristieke deeltjesafmeting Pd.

6. Het bepalen, of de afzetting van op ijzer gebaseerde verbindingen is geblokkeerd door het bewaken van 35 de drukval en stroomsnelheid teneinde vast te stellen, of de equivalentdiameter afneemt met dezelfde snelheid (afzetting niet gestopt), afneemt met een veel kleinere snelheid (blokkering van afzetting), hetzelfde blijft (de afzetting volledig blokkeert), of toeneemt (omkering van het 40 afzettingsproces). Het proces wordt herhaald met ferri- 8601576 y - 22 - hydroxydedeeltjes in variërende hoeveelheden en variërende versheid met een karakteristieke deeltjesafmeting, die kleiner en kleiner in grootte is, totdat tenslotte het gewenste effect wordt waargenomen.

5 ' Na aldus de effectiviteit van de ferrihydroxyde- deeltjes te hebben vastgesteld, worden de deeltjes toegevoegd aan het waterige koelmiddel, waardoor de levensduur van het koelsysteem wordt vergroot en de tijd wordt verhoogd tussen kostbare afsluitingen en inspecties van de 10 koelsystemen.

Hoewel de uitvinding is getoond en beschreven aan de hand van gedetailleerde uitvoeringen ervan, zal het de vakman duidelijk zijn, dat tal van veranderingen in vorm en detail zijn aan te brengen zonder daardoor te 15 treden buiten het kadei|van de uitvinding.

-conclusies- 360 1 5 7 ?·

Claims (8)

1. Brandstofcelenergie-installatie met een brandstof-celstapel, een stroombaan voor een waterige oplossing, een leiding voor de waterige oplossing, waar doorheen de stroombaan zich uitstrekt, en een component voor het 5 overdragen van warmte aan de waterige oplossing, welke waterige oplossing omvat water en op ijzer gebaseerde verbindingen, welke zich afzetten op het inwendige van de leiding, waarbij het water in staat is om te reageren met zijn omgeving onder het vormen van op ijzer gebaseerde 10 verbindingen, met het kenmerk, dat er een waterige oplossing is, die in wezen bestaat uit water met een pH van ongeveer 5,5 tot 8,5, een elektrisch geleidingsvermogen heeft, dat minder is dan of gelijk aan een micromho per cm, een gehalte aan vaste stoffen heeft, 15 dat minder is dan een deel per miljoen (1 ppra), waarbij het gehalte aan vaste stoffen omvat een hoeveelheid op ijzer gebaseerde verbindingen andere dan ferrihydroxyde en het water verder ferrihydroxyde bevat van een soort, dat de afzetting vertraagt van genoemde op ijzer gebaseerde ver-20 bindingen op het inwendige van de leiding, en dat er voorzien is in een toevoerleiding (96a', 96a", 146, 128) in stroomverbinding met een component van de brandstofcel-energie-installatie voor het ontvangen van water van genoemde component, en dat er middelen (12) zijn voor 25 het aanbrengen van extra ferrihydroxyde in de waterige oplossing van een soort, welke de afzetting vertraagt van genoemde op ijzer gebaseerde verbindingen aan het inwendige van de leiding, omvattende middelen voor het vormen van het extra ferrihydroxyde met behulp van de beheerste 30 corrosie van ijzer of een op ijzer gebaseerde verbinding, welke middelen zijn aangebracht binnen de energie-installatie en water ontvangen van (a) de toevoerleiding (96a1, 96a", 146, 128) in stroomverbinding met een component van de brandstofcelenergie-installatie en in 35 verbinding met een gedeelte van de leiding voor de waterige oplossing. 8601578 r V. - 24 -

2. Ener.gie-installatie volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de toevoerleiding een eerste leiding (96a" resp. 146) is en dat de energie-installatie (10) verder omvat een tweede leiding (146, 128) voor 5 het laten stromen van ten minste een gedeelte van genoemde waterige oplossing naar de middelen (124) voor het vormen van extra ferrihydroxyde.

3. Energie-installatie volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat genoemde toevoerleiding een 10 eerste leiding (96a") is en dat de energie-installatie (10) verder omvat een tweede leiding (146) voor het laten stromen van ten minste een gedeelte van genoemde waterige oplossing naar de middelen (124) voor het vormen van extra ferrihydroxyde, teneinde water te verschaffen voor 15 het corroderen van het ijzer of de op ijzer gebaseerde verbinding.

4. Energie-installatie volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de toevoerleiding een eerste leiding (96a") is en de energie-installatie (10) verder 20 omvat een tweede leiding (128) voor het laten stromen van ten minste een gedeelte van genoemde waterige oplossing naar de middelen (124) voor het vormen van extra ferrihydroxyde, teneinde warmte te verschaffen voor het opwekken van stoom.

5. Energie-installatie volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de toevoerleiding een eerste leiding (96a") is en dat de energie-installatie (10) verder een tweede leiding (146) omvat voor het laten stromen van ten minste een gedeelte van genoemde waterige ^ oplossing naar de middelen (123) voor het vormen van extra ferrihydroxyde voor het verschaffen van stoom aan de middelen voor het vormen van extra ferrihydroxyde.

6. Energie-installatie volgens conclusie 2, ra e t 35 het kenmerk, dat de stroombaan (20) voor de waterige oplossing zich uitstrekt door de brandstofcel-stapel (12), dat de energie-installatie (10) verder omvat 8 6 0 1 5 71 - 25 - een condensator (76) voor het condenseren van water van genoemde stroombaan (20) voor de waterige oplossing, en dat de toevoerleiding (96a', 96a”) voor het opnemen van water van de component van de energie-installatie 5 in stroomcommunicatie is met de condensator (76) voor het ontvangen van gecondenseerde waterdamp, die aanwezig was in genoemde stroombaan (20) voor de waterige oplossing, welke zich uitstrekt door de brandstofcelstapel (12) .

7. Energie-installatie volgens conclusies 2, 3, 4 of 5,met het kenmerk, dat de energie-installatie (10) een brandstofcelstapel (12) heeft, welke warmte genereert onder operationele condities, dat de middelen (122) voor het vormen van het extra ferri-15 hydroxyde gebruikmaken van stoom voor het bevorderen van de beheerste corrosie van ijzer of een op ijzer gebaseerde verbinding, en dat de energie-installatie (10) verder omvat middelen (128) voor het overdragen van warmte van de brandstofcelstapel (12) naar de middelen (124) voor 20 het vormen van ferrihydroxyde (in het water) zodat het water wordt verhit tot een temperatuur van ongeveer honderd graden Celsius (100°C) voor het voortbrengen van stoom voor het bevorderen van de beheerste corrosie van ijzer of een op ijzer gebaseerde verbinding.

8. Energie-installatie volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat middelen voor het aanbrengen van ferrihydroxyde in het water middelen omvatten voor het instellen van een niveau van opgelost zuurstof in het water zodanig, dat het water zuurstof bevat in een hoeveel-30 heid van 20 tot 400 delen per miljard en een middel omvat voor het demineraliseren van het water zodanig, dat het water neutraal is en een alkaliniteitsniveau heeft van minder dan 0,2 ppm als calciumcarbonaat en een gehalte aan vaste stoffen, dat minder is dan een deel per miljoen 35 (1 ppm). 8601578