RU147533U1 - Батарея топливных элементов - Google Patents
Батарея топливных элементов Download PDFInfo
- Publication number
- RU147533U1 RU147533U1 RU2014116750/07U RU2014116750U RU147533U1 RU 147533 U1 RU147533 U1 RU 147533U1 RU 2014116750/07 U RU2014116750/07 U RU 2014116750/07U RU 2014116750 U RU2014116750 U RU 2014116750U RU 147533 U1 RU147533 U1 RU 147533U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel cells
- fuel cell
- rectangular
- fuel
- electrode
- Prior art date
Links
Images
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
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
1. Батарея топливных элементов, состоящая из топливных ячеек, содержащих тонкослойный твердый электролит с электродными покрытиями на противоположных сторонах, вставленных в обойму с расточкой, охватывающей топливную ячейку, с токосъемниками и электродными камерами, каналами для подвода и отвода восстановительного или окислительного газообразных реагентов, отличающаяся тем, что топливные ячейки выполнены прямоугольными, плоская обойма прямоугольной формы с внутренней электродной камерой выполнена с прямоугольными расточками для топливных ячеек на внешних противоположных сторонах и нанесенными на промежутки между соседними расточками с наружной стороны обоймы токосъемниками, обеспечивающими последовательное соединение топливных ячеек, обоймы в верхней и нижней частях выполнены с каналами по ширине топливной ячейки и установлены в прямоугольные расточки верхнего и нижнего коллекторов, обеспечивающих подвод и отвод восстановительного или окислительного газообразных реагентов в электродные камеры, а коллекторы выполнены с внутренними каналами, соединенными со штуцерами подвода и отвода реагентов.2. Батарея топливных элементов по п. 1, отличающаяся тем, что топливные ячейки прямоугольной формы установлены в расточки обоймы длинной стороной друг к другу, а электродное покрытие внутренней стороны топливной ячейки переходит на торец топливной ячейки, где подсоединено к токосъемнику предыдущей нижней расточки, а электродное покрытие внешней стороны топливной ячейки подсоединено к токосъемнику последующей верхней расточки.3. Батарея топливных элементов по п. 1, отличающаяся тем, что высота топливн
Description
Предлагаемое техническое решение относится к энергетике и может быть использовано при разработке эффективных энергоустановок на основе высокотемпературных твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ).
Известны технические решения по конструкции ТОТЭ, например, пат. РФ №2290726, в котором батарея состоит из пакета чередующихся пластин с топливными элементами прямоугольной формы, расположенных в обоймах сложного профиля, и пластин разделения газовых потоков со сквозными отверстиями подвода и отвода реагентов через каналы, образованные сочетанием пластин. Недостатками такого технического решения являются низкая объемная плотность мощности, сложная конфигурация пластин, наличие значительного количества разнородных деталей, что усложняет конструкцию и снижает ресурс работы.
Известно техническое решение (пат. РФ №2084053), принятое за прототип, в соответствие с которым батарея топливных элементов состоит из топливных ячеек, содержащих тонкослойный твердый электролит с электродными покрытиями на противоположных сторонах, вставленных в обойму с расточкой, охватывающей топливную ячейку, с токосъемниками и электродными камерами, каналами для подвода и отвода восстановительного или окислительного газообразных реагентов.
Недостатками данного технического решения являются невозможность обеспечения одинаковой плотности тока и равномерного подвода реагентов по всей поверхности топливных ячеек при произвольном их размере, что снижает эффективность батареи, и сложность обеспечения равномерного температурного поля топливных ячеек, что может привести к короблению топливных ячеек и выходу их из строя. Недостатком является также необходимость изготовления двух групп топливных ячеек с разным расположением электродных покрытий, что усложняет процесс изготовления и сборки батареи.
Техническим результатом, на которое направлено предлагаемое техническое решение является обеспечение равномерности плотности тока и подвода реагентов по всей поверхности топливных ячеек и равномерного температурного поля в пределах батареи, что обеспечивает высокую эффективность и большой ресурс работы батареи, а наличие однотипных топливных ячеек упрощает изготовление и сборку батареи.
Для достижения указанного результата предложена батарея топливных элементов, состоящая из топливных ячеек, содержащих тонкослойный твердый электролит с электродными покрытиями на противоположных сторонах, вставленных в обойму с расточкой, охватывающей топливную ячейку, с токосъемниками и электродными камерами, каналами для подвода и отвода восстановительного или окислительного газообразных реагентов, причем топливные ячейки выполнены прямоугольными, плоская обойма прямоугольной формы с внутренней электродной камерой выполнена с прямоугольными расточками для топливных ячеек на внешних противоположных сторонах и нанесенными на промежутки между соседними расточками с наружной стороны обоймы токосъемниками, обеспечивающими последовательное соединение топливных ячеек, обоймы в верхней и нижней частях выполнены с каналами по ширине топливной ячейки и установлены в прямоугольные расточки верхнего и нижнего коллекторов, обеспечивающих подвод и отвод восстановительного или окислительного газообразных реагентов в электродные камеры, а коллекторы выполнены с внутренними каналами, соединенными со штуцерами подвода и отвода реагентов, топливные ячейки прямоугольной формы установлены в расточки обоймы длинной стороной друг к другу, а электродное покрытие внутренней стороны топливной ячейки переходит на торец топливной ячейки, где подсоединено к токосъемнику предыдущей нижней расточки, а электродное покрытие внешней стороны топливной ячейки подсоединено к токосъемнику последующей верхней расточки. Кроме того, высота топливных ячеек составляет 10÷15 мм, ширина топливных ячеек превышает высоту в 6÷5 раз, а количество топливных ячеек с одной стороны обоймы составляет 8÷16 шт.
Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что обеспечивается равномерность плотности тока и подвода реагентов по всей поверхности топливных ячеек и равномерное температурное поле в пределах батареи, что обеспечивает высокую эффективность и большой ресурс работы батареи, а наличие однотипных топливных ячеек упрощает изготовление и сборку батареи.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемой батареи топливных элементов, где
1 - обойма,
2 - верхний коллектор,
2 - нижний коллектор,
4 - штуцера подвода и отвода реагентов.
На фиг. 2 приведен разрез батареи по А-А, где
5 - топливная ячейка.
На фиг. 3 приведен вид сбоку батареи, где
6 - токосъемники.
На фиг. 4 приведен вырыв по И батареи, где
7 - электродная камера,
8 - каналы подвода и отвода реагентов,
9 - расточка нижнего коллектора,
10 - внутренний канал коллектора.
На фиг. 5 приведен вид на обойму с топливными ячейками.
На фиг. 6 приведен разрез обоймы по Г-Г, где
11 - электродные покрытия топливной ячейки.
На фиг. 7 приведен разрез обоймы по Д-Д.
На фиг. 8 приведен разрез обоймы по Е-Е.
На фиг. 9 приведен вид обоймы без топливных ячеек, где
12 - расточка обоймы.
На фиг. 10 приведен разрез по Ж-Ж обоймы без топливных ячеек.
Предлагаемая батарея топливных элементов (фиг. 1) состоит из набора обойм 1, установленных между верхним 2 и нижним 3 коллекторами, имеющими штуцера подвода и отвода реагентов. В обоймах 1 установлены топливные ячейки 5 (фиг. 2), соединенные между собой токосъемниками 6 (фиг. 3). Обоймы выполнены с внутренними электродными камерами 7 (фиг. 4), соединенными каналами подвода и отвода реагентов 8 через расточки 9 коллектора с внутренним каналом 10 коллекторов 2 и 3.
Топливные ячейки 5 выполнены с электродными покрытиями 11 (фиг. 6), причем (фиг. 8) электродное покрытие 11 внутренней стороны топливной ячейки 5 переходит на торец топливной ячейки, где подсоединено к токосъемнику 6 предыдущей нижней расточки 12 (фиг. 9 и 10) обоймы 1, а электродное покрытие 11 внешней стороны топливной ячейки 5 подсоединено к токосъемнику 6 последующей верхней расточки 12 обоймы 1.
Предлагаемая батарея топливных элементов работает следующим образом. Окислительный и восстановительный реагенты подаются один через штуцер подвода 4, внутренний канал 10 и расточку 9 нижнего коллектора 3, каналы подвода 8 в электродные камеры 7 обойм 1 к внутренним электродным покрытиям 11 топливных ячеек 5, а второй реагент омывает обоймы 1 снаружи, реагируя на внешних электродных покрытиях 11 топливных ячеек 5. Возникающее при этом напряжение снимается токосъемниками 6, соединяющими последовательно топливные ячейки 5 с каждой стороны обоймы 1, и отводится от батареи потребителю. Продукты реакции отводятся из электродных камер 7 через каналы 8 во внутренний канал 10 верхнего коллектора 2.
Оптимизация конструктивных параметров предлагаемой батареи показала, что максимальная объемная плотность мощности достигается при высоте топливных ячеек 10÷15 мм, что обеспечивает равномерную плотность тока по поверхности топливной ячейки, ширине топливных ячеек в 6÷15 раз больше высоты и количестве топливных ячеек с одной стороны обоймы 8÷16 шт.
Таким образом, батарея топливных элементов за счет обеспечения равномерности плотности тока и подвода реагентов по поверхности топливных ячеек и равномерного температурного поля в пределах батареи обеспечивает высокую эффективность и большой ресурс работы батареи. Наличие однотипных топливных ячеек упрощает изготовление и сборку батареи.
Claims (3)
1. Батарея топливных элементов, состоящая из топливных ячеек, содержащих тонкослойный твердый электролит с электродными покрытиями на противоположных сторонах, вставленных в обойму с расточкой, охватывающей топливную ячейку, с токосъемниками и электродными камерами, каналами для подвода и отвода восстановительного или окислительного газообразных реагентов, отличающаяся тем, что топливные ячейки выполнены прямоугольными, плоская обойма прямоугольной формы с внутренней электродной камерой выполнена с прямоугольными расточками для топливных ячеек на внешних противоположных сторонах и нанесенными на промежутки между соседними расточками с наружной стороны обоймы токосъемниками, обеспечивающими последовательное соединение топливных ячеек, обоймы в верхней и нижней частях выполнены с каналами по ширине топливной ячейки и установлены в прямоугольные расточки верхнего и нижнего коллекторов, обеспечивающих подвод и отвод восстановительного или окислительного газообразных реагентов в электродные камеры, а коллекторы выполнены с внутренними каналами, соединенными со штуцерами подвода и отвода реагентов.
2. Батарея топливных элементов по п. 1, отличающаяся тем, что топливные ячейки прямоугольной формы установлены в расточки обоймы длинной стороной друг к другу, а электродное покрытие внутренней стороны топливной ячейки переходит на торец топливной ячейки, где подсоединено к токосъемнику предыдущей нижней расточки, а электродное покрытие внешней стороны топливной ячейки подсоединено к токосъемнику последующей верхней расточки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014116750/07U RU147533U1 (ru) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | Батарея топливных элементов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014116750/07U RU147533U1 (ru) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | Батарея топливных элементов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU147533U1 true RU147533U1 (ru) | 2014-11-10 |
Family
ID=53384656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014116750/07U RU147533U1 (ru) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | Батарея топливных элементов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU147533U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757415C2 (ru) * | 2017-06-26 | 2021-10-15 | Серес Интеллекчуал Проперти Компани Лимитед | Узел пакетов топливных элементов |
-
2014
- 2014-04-25 RU RU2014116750/07U patent/RU147533U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757415C2 (ru) * | 2017-06-26 | 2021-10-15 | Серес Интеллекчуал Проперти Компани Лимитед | Узел пакетов топливных элементов |
US11777129B2 (en) | 2017-06-26 | 2023-10-03 | Ceres Intellectual Property Company Limited | Fuel cell stack assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11824243B2 (en) | Electrode assembly and flow battery with improved electrolyte distribution | |
CN106571472B (zh) | 一种增强流体均匀性的燃料电池金属双极板组件 | |
CN105103358B (zh) | 燃料电池 | |
US9608285B2 (en) | Stack for a solid oxide fuel cell using a flat tubular structure | |
EP3297078B1 (en) | Separating plate, method for manufacturing same, and fuel cell stack comprising same | |
CN204333116U (zh) | 一种螺旋结构流场的质子交换膜燃料电池双极板 | |
KR20160119457A (ko) | 대용량 평관형 고체산화물 셀스택, 이를 이용한 고체산화물 연료전지 및 고체산화물 수전해장치 | |
RU147533U1 (ru) | Батарея топливных элементов | |
CN102104150A (zh) | 蚊香型流场分布结构的双极板 | |
CN114094155A (zh) | 用于燃料电池的互连板和用于飞行器的燃料电池系统 | |
CN206697552U (zh) | 一种混合型结构流场的燃料电池双极板 | |
KR101418071B1 (ko) | 평관형 고체산화물 셀 스택 | |
RU151921U1 (ru) | Батарея топливных элементов | |
US20190252692A1 (en) | Fuel cell stack unit and fuel cell stack including same | |
CN102097630A (zh) | 复合型双极板流场结构 | |
RU151976U1 (ru) | Батарея топливных элементов | |
CN114824338A (zh) | 一种双极板上具有二分叉指型结构的液流电池流道 | |
KR20190058583A (ko) | 전기 화학 반응 셀 스택 | |
CN112993303B (zh) | 一种波纹状流场结构 | |
KR20130075992A (ko) | 더미 분리판이 삽입된 고체산화물 연료전지 | |
CN114747059A (zh) | 电池单元和电池堆叠 | |
RU150252U1 (ru) | Компоновка топливной батареи на высокотемпературных твердооксидных топливных элементах полной мощности до 7 квт для условий эксплуатации на магистральных газопроводах | |
RU157575U1 (ru) | Батарея тотэ планарной геометрии | |
KR20140035903A (ko) | 미세-관형 고체 산화물 연료 전지 장치 | |
KR20190049981A (ko) | 고체산화물 연료 전지 단위 스택 및 이를 이용한 대용량 연료 전지 |