RU159753U1 - FUEL CELL BATTERY - Google Patents
FUEL CELL BATTERY Download PDFInfo
- Publication number
- RU159753U1 RU159753U1 RU2015118931/04U RU2015118931U RU159753U1 RU 159753 U1 RU159753 U1 RU 159753U1 RU 2015118931/04 U RU2015118931/04 U RU 2015118931/04U RU 2015118931 U RU2015118931 U RU 2015118931U RU 159753 U1 RU159753 U1 RU 159753U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel cell
- rectangular
- battery
- fuel cells
- clips
- 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 верхнего и нижнего коллекторов с внутренними каналами, соединенными со штуцерами подвода и отвода реагентов, и прямоугольными расточками с установленными в них обоймами с токосъемниками, нанесенными на наружные части обоймы и обеспечивающими электрическое соединение обойм в батарею, электродными камерами, каналами для подвода и отвода восстановительного или окислительного газообразных реагентов и прямоугольными расточками с топливными ячейками прямоугольной формы, содержащими тонкослойный твердый электролит с электродными покрытиями на противоположных сторонах, отличающаяся тем, что топливные ячейки прямоугольной формы собраны попарно с помощью треугольных боковых стенок в треугольные сборки так, что внутреннее электродное покрытие верхней топливной ячейки соединено с внешним электродным покрытием нижней топливной ячейки, сборки топливных ячеек прямоугольной формы установлены в расточки обойм так, что внешнее электродное покрытие верхней топливной ячейки соединено с токосъемником прилегающей сверху части обоймы, а внутреннее электродное покрытие нижней топливной ячейки соединено с токосъемником прилегающей снизу части обоймы.2. Батарея по п. 1, отличающаяся тем, что сборки топливных ячеек прямоугольной формы расположены на противолежащих сторонах обоймы со смещением и промежутками между собой так, что в батарее сборки топливных ячеек одной обоймы расположены в промежутках между сборками соседних обойм.3. Батарея по п. 1, отличающаяся тем, что угол раствора топливных ячеек в сборке α составляет 15÷45°.1. The fuel cell battery, consisting of upper and lower collectors with internal channels connected to fittings for supplying and removing reagents, and rectangular bores with clips installed in them with current collectors applied to the outer parts of the holder and providing electrical connection of the clips to the battery, electrode chambers , channels for supplying and discharging reducing or oxidizing gaseous reagents and rectangular bores with rectangular fuel cells containing a thin layer solid electrolyte with electrode coatings on opposite sides, characterized in that the rectangular fuel cells are assembled in pairs using triangular side walls into triangular assemblies so that the inner electrode coating of the upper fuel cell is connected to the outer electrode coating of the lower fuel cell, the assembly of rectangular fuel cells the forms are installed in the bores of the clips so that the outer electrode coating of the upper fuel cell is connected to the current collector of the portion of the clip adjacent to the top , and the inner electrode coating of the lower fuel cell is connected to the current collector of the part of the holder adjacent to the bottom. 2. The battery according to claim 1, characterized in that the rectangular fuel cell assemblies are located on opposite sides of the cartridge with offset and gaps between them so that in the battery the fuel cell assembly of one cartridge are located in between the assemblies of adjacent clips. 3. The battery according to claim 1, characterized in that the angle of the fuel cells in the assembly α is 15 ÷ 45 °.
Description
Область техникиTechnical field
Заявленная полезная модель относится к энергетике и может быть использована при разработке эффективных энергоустановок на основе высокотемпературных твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ).The claimed utility model relates to energy and can be used in the development of efficient power plants based on high-temperature solid oxide fuel cells (SOFC).
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известно техническое решение по конструкции ТОТЭ (см., например, патент РФ №2290726 на изобретение, опубл.), 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.The technical solution for the design of SOFCs is known from the prior art (see, for example, RF patent No. 2290726 for an invention, publ.), In which the battery consists of a stack of alternating plates with rectangular fuel cells located in holders of a complex profile and gas separation plates flows with through holes for supplying and removing reagents through channels formed by a combination of plates.
Недостатками технического решения являются низкая объемная плотность мощности, сложная конфигурация пластин, наличие значительного количества разнородных деталей, что усложняет конструкцию и снижает ресурс работы.The disadvantages of the technical solution are the low volume density of the power, the complex configuration of the plates, the presence of a significant number of heterogeneous parts, which complicates the design and reduces the service life.
Из уровня техники известно техническое решение (см. пат. РФ №2084053 на изобретение, опубл. 27.12.2006), 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.The technical solution is known from the prior art (see Pat. RF No. 2084053 for an invention, publ. 12/27/2006), according to which a fuel cell battery consists of fuel cells containing a thin-layer solid electrolyte with electrode coatings on opposite sides inserted into a ferrule with a bore covering the fuel cell, with current collectors and electrode chambers, channels for supplying and discharging reducing or oxidizing gaseous reagents.
Недостатками 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.The disadvantages of the technical solution are the impossibility of ensuring the same current density and uniform supply of reagents over the entire surface of the fuel cells at an arbitrary size, which reduces the efficiency of the battery, and the difficulty of ensuring a uniform temperature field of the fuel cells, which can lead to warping of the fuel cells and their failure.
Из уровня техники известно техническое решение, являющееся наиболее близким - прототипом (см. патент РФ №147533 на полезную модель, опубл. 10.11.2014), в соответствие с которым батарея топливных элементов состоит из верхнего и нижнего коллекторов с внутренними каналами, соединенными со штуцерами подвода и отвода реагентов, и прямоугольными расточками для топливных ячеек с установленными в них обоймами с токосъемниками, нанесенными на наружные стороны обоймы и обеспечивающими электрическое соединение обойм в батарею, электродными камерами, каналами для подвода и отвода восстановительного или окислительного газообразных реагентов и расточками с установленными в них прямоугольными топливными ячейками, содержащими тонкослойный твердый электролит с электродными покрытиями на противоположных сторонах.The prior art knows the technical solution, which is the closest - a prototype (see RF patent No. 147533 for a utility model, publ. 10.11.2014), according to which the fuel cell battery consists of upper and lower collectors with internal channels connected to the fittings supply and removal of reagents, and rectangular bores for fuel cells with clips installed in them with current collectors deposited on the outer sides of the clip and providing electrical connection of the clips to the battery, electrode chambers, channel laminates for supplying and discharging reducing or oxidizing gaseous reagents and bores with rectangular fuel cells installed in them, containing a thin-layer solid electrolyte with electrode coatings on opposite sides.
Недостатками технического решения являются сниженные удельные характеристики, возникающие за счет лишних масс и размеров обойм и ограниченной поверхности топливных ячеек в единице объема батареи.The disadvantages of the technical solution are the reduced specific characteristics that arise due to excess masses and sizes of clips and the limited surface of the fuel cells per unit volume of the battery.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение массы обойм за счет уменьшения их количества и увеличение количества топливных ячеек, что приводит к снижению массы и повышению мощности батареи в целом, что в совокупности приводит к существенному увеличению удельной мощности заявленной батареи топливных элементов.The technical result of the claimed utility model is to reduce the mass of the clips by reducing their number and increasing the number of fuel cells, which leads to a decrease in mass and an increase in battery power in general, which together leads to a significant increase in the specific power of the claimed battery of fuel cells.
Технический результат достигается тем, что батарея топливных элементов состоит из верхнего и нижнего коллекторов с внутренними каналами, соединенными со штуцерами подвода и отвода реагентов, и прямоугольными расточками с установленными в них обоймами с токосъемниками, нанесенными на наружные части обоймы и обеспечивающими электрическое соединение обойм в батарею, электродными камерами, каналами для подвода и отвода восстановительного или окислительного газообразных реагентов и прямоугольными расточками с топливными ячейками прямоугольной формы, содержащими тонкослойный твердый электролит с электродными покрытиями на противоположных сторонах, при этом топливные ячейки прямоугольной формы собраны попарно с помощью треугольных боковых стенок в треугольные сборки так, что внутреннее электродное покрытие верхней топливной ячейки соединено с внешним электродным покрытием нижней топливной ячейки, сборки топливных ячеек прямоугольной формы установлены в расточки обойм так, что внешнее электродное покрытие верхней топливной ячейки соединено с токосъемником прилегающей сверху части обоймы, а внутреннее электродное покрытие нижней топливной ячейки соединено с токосъемником прилегающей снизу части обоймы.The technical result is achieved in that the fuel cell battery consists of an upper and lower collector with internal channels connected to the fittings for supplying and removing reagents, and rectangular bores with clips installed in them with current collectors applied to the outer parts of the holder and providing electrical connection of the clips to the battery , electrode chambers, channels for supplying and discharging reducing or oxidizing gaseous reactants and rectangular bores with fuel cells directly carbon form, containing a thin layer of solid electrolyte with electrode coatings on opposite sides, while the rectangular fuel cells are assembled in pairs using triangular side walls into triangular assemblies so that the inner electrode coating of the upper fuel cell is connected to the outer electrode coating of the lower fuel cell, fuel assemblies cells of a rectangular shape are installed in the bores of the clips so that the outer electrode coating of the upper fuel cell is connected to the current collector at ayuschey top portion of the cage and the inner bottom electrode coating fuel cell current collector is connected to the adjacent bottom portion of the cage.
В предпочтительном варианте, сборки топливных ячеек прямоугольной формы расположены на противолежащих сторонах обоймы со смещением и промежутками между собой так, что в батарее сборки топливных ячеек одной обоймы расположены в промежутках между сборками соседних обойм, а угол раствора топливных ячеек в сборке α составляет 15÷45°.In a preferred embodiment, the fuel cell assemblies of a rectangular shape are located on opposite sides of the cage with offset and gaps between them so that in the battery assembly of the fuel cells of one cage are located between the assemblies of adjacent cages, and the angle of the fuel cells in the assembly α is 15 ÷ 45 °.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Признаки и сущность заявленной полезной модели поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.The features and essence of the claimed utility model are explained in the following detailed description, illustrated by drawings, where the following is shown.
На фиг. 1 приведена схема фронтального вида заявленной батареи топливных элементов, где:In FIG. 1 shows a front view of the claimed fuel cell battery, where:
1 - обойма;1 - clip;
1a - правая крайняя обойма;1a - right extreme clip;
1б - левая крайняя обойма;1b - left extreme clip;
2 - верхний коллектор;2 - upper collector;
3 - нижний коллектор;3 - lower collector;
4 - штуцера подвода и отвода реагентов;4 - connection for the supply and removal of reagents;
5 - сборка топливных ячеек;5 - assembly of fuel cells;
5а - верхняя сборка топливных ячеек;5a - the upper assembly of the fuel cells;
5б - нижняя сборка топливных ячеек.5b - lower assembly of fuel cells.
На фиг. 2 приведен вид сверху на нижний коллектор.In FIG. 2 shows a top view of the lower manifold.
На фиг. 3 и 4 приведены разрезы нижнего коллектора по А-А и Б-Б, где:In FIG. Figures 3 and 4 show sections of the lower collector along A-A and B-B, where:
6 - внутренний канал коллектора;6 - the internal channel of the collector;
7 - расточка нижнего коллектора.7 - boring of the lower collector.
На фиг. 5 приведен вид обоймы со сборками топливных ячеек.In FIG. Figure 5 shows a cage with fuel cell assemblies.
На фиг. 6 и 7 приведены разрезы обоймы по В-В и Г-Г, где:In FIG. Figures 6 and 7 show the sections of the clip along BB and GG, where:
8 - топливная ячейка;8 - a fuel cell;
8а - верхняя топливная ячейка;8a - upper fuel cell;
8б - нижняя топливная ячейка;8b - lower fuel cell;
9 - электродная камера;9 - electrode chamber;
10 - каналы подвода и отвода реагентов;10 - channels of supply and removal of reagents;
11 - токоподводы;11 - current leads;
11а - верхний токоподвод;11a - upper current lead;
11б - нижний токоподвод;11b - lower current lead;
На фиг. 8 приведен вид сборки топливных ячеек, где:In FIG. Figure 8 shows the assembly of fuel cells, where:
12 - электродные покрытия топливной ячейки;12 - electrode coatings of the fuel cell;
12а - внутреннее электродное покрытие топливной ячейки;12a - inner electrode coating of the fuel cell;
12б - внешнее электродное покрытие топливной ячейки;12b - external electrode coating of the fuel cell;
13 - боковая стенка сборки топливных ячеек.13 is a side wall of the fuel cell assembly.
На фиг. 9 и 10 приведены вид Е и Д сборки топливных ячеек.In FIG. 9 and 10 are views of the E and D assemblies of fuel cells.
На фиг. 11 приведен вырыв из фиг. 6(Ж), поясняющий коммутацию сборок топливных ячеек в обойме.In FIG. 11 shows a break from FIG. 6 (G), explaining the switching of the fuel cell assemblies in the clip.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Батарея топливных элементов (см. фиг. 1) состоит из набора обойм 1, установленных между верхним 2 и нижним 3 коллекторами, имеющими штуцера 4 подвода и отвода реагентов. В обоймах 1 установлены сборки 5 топливных ячеек 8. Верхний 2 и нижний 3 коллекторы имеют внутренний канал 6 и расточки 7 (см. фиг. 2-4). Обоймы 1 установлены в расточки 7 верхнего 2 и нижнего 3 коллекторов.The battery of fuel cells (see Fig. 1) consists of a set of
Сборки 5 топливных ячеек 8, состоящие из двух топливных ячеек 8 (верхней 8а и нижней 8б), установлены в обойме 1, образуя последовательное соединение по току от верхнего 11а до нижнего 11б токоподводов 11 (см. фиг. 5-7, 11). Внутреннее пространство сборки 5 топливных ячеек 8 соединено через электродную камеру 9 с каналами подвода и отвода реагентов 10 обоймы 1. Сборка 5 топливных ячеек 8 с углом раствора α топливных ячеек 15÷45° с электродными покрытиями 12 (см. фиг. 8-10), имеет две боковые стенки 13, образующие вместе с двумя топливными ячейками 8 внутреннее пространство сборки 5. Сборки 5 топливных ячеек 8 расположены на противолежащих сторонах обоймы со смещением и промежутками между собой (см. фиг. 6) так, что в батарее сборки 5 топливных ячеек 8 одной обоймы 1 расположены в промежутках между сборками соседних обойм 1 (см. фиг. 1). Для того, чтобы между верхними 5а и нижними 5б сборками 5 топливных ячеек 8 и верхним 2 и нижним 3 коллекторами не было большого зазора, нарушающего равномерность потока реагентов, поверхность коллекторов 2 и 3 между расточками 7 (см. фиг. 3) выполнена с наклоном 7,5-22,5° от горизонтали, соответствующим наклону топливных ячеек 8. Правая крайняя 1а и левая крайняя 1б обоймы 1 в батарее (см. фиг. 1) выполнены с глухими внешними стенками, образующими совместно с коллекторами 2 и 3 внешний корпус батареи.
Электрическая коммутация сборок в обойме 1 осуществлена следующим образом: внешнее электродное покрытие 12б верхней топливной ячейки 8а (см. фиг. 11) соединено с прилегающим сверху токоподводом 11 обоймы 1, а внутреннее электродное покрытие 12а нижней топливной ячейки 8б соединено с нижележащим токоподводом 11 обоймы 1.The electrical switching of the assemblies in the
Заявленная батарея топливных элементов работает следующим образом.The claimed fuel cell battery operates as follows.
Окислительный и восстановительный реагенты подаются один через штуцер подвода 4, внутренний канал 6 нижнего коллектора 3, канал подвода 10 обоймы 1 и электродные камеры 9 во внутреннее пространство сборки 5 к внутренним электродным покрытиям 12а топливных ячеек 8, а второй реагент, подающийся перпендикулярно фронтальной поверхности батареи омывает обоймы 1 и сборки 5 топливных ячеек 8 снаружи, реагируя на внешних электродных покрытиях 12б топливных ячеек 8. Возникающее при этом напряжение последовательно соединенных топливных ячеек 8 снимается токоподводами 11а и 11б с нижней и верхней сторон обоймы 1 и отводится от батареи потребителю. Продукты реакции отводятся через каналы отвода 10 во внутренний канал 6 верхнего коллектора 2.Oxidizing and reducing reagents are fed one through the inlet fitting 4, the
Оптимизация конструктивных параметров батареи показала, что максимальная объемная плотность мощности достигается при угле раствора а топливных ячеек в сборке 15±45°.Optimization of the design parameters of the battery showed that the maximum volumetric power density is achieved at a solution angle of fuel cells in the assembly of 15 ± 45 °.
Таким образом, у заявленной батареи топливных элементов снижена масса обойм за счет уменьшения их количества и увеличено количество топливных ячеек, что приводит к снижению массы и повышению мощности батареи в целом, что в совокупности приводит к существенному увеличению удельной мощности заявленной батареи топливных элементов.Thus, the claimed battery of fuel cells has a reduced mass of clips due to a decrease in their number and an increase in the number of fuel cells, which leads to a decrease in mass and an increase in battery power as a whole, which together leads to a significant increase in the specific power of the claimed battery of fuel cells.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015118931/04U RU159753U1 (en) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | FUEL CELL BATTERY |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015118931/04U RU159753U1 (en) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | FUEL CELL BATTERY |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU159753U1 true RU159753U1 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=55314235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015118931/04U RU159753U1 (en) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | FUEL CELL BATTERY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU159753U1 (en) |
-
2015
- 2015-05-20 RU RU2015118931/04U patent/RU159753U1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106571472B (en) | A kind of fuel battery metal double polar plate component enhancing flow uniformity | |
KR101407937B1 (en) | Metal sealed solid oxide fuel cell stack having uniform flow distribution structure | |
US9203123B2 (en) | Lithium accumulator | |
CN105103358B (en) | Fuel cell | |
CN102770982A (en) | Battery pack | |
EP2424028A2 (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 | |
WO2013130777A1 (en) | Tubular solid oxide fuel cell assembly and fuel cell device incorporating same | |
CN112002918B (en) | Bipolar plate assembly and fuel cell | |
RU159753U1 (en) | FUEL CELL BATTERY | |
US11611086B2 (en) | Fuel cell stack unit and fuel cell stack including same | |
US9147891B2 (en) | Fuel cell stack | |
CN114094155A (en) | Interconnect plate for fuel cell and fuel cell system for aircraft | |
RU147533U1 (en) | FUEL CELL BATTERY | |
KR20080076206A (en) | Manifold of fuel cell stack | |
KR101372673B1 (en) | Solid oxide fuel cell containg dummy separator | |
KR101884381B1 (en) | Flow plate for redox flow battery and redox flow battery comprising the same | |
RU151976U1 (en) | FUEL CELL BATTERY | |
RU151921U1 (en) | FUEL CELL BATTERY | |
CN105810976B (en) | A kind of easy-to-assemble monoreactant battery structure and fuel-cell device | |
KR101301824B1 (en) | Separator for Fuel Cell | |
CN105143518B (en) | Gas access for SOEC unit | |
CN112993303A (en) | Corrugated flow field structure | |
KR20120032634A (en) | A separating plate of solid oxide fuel cell stack using joint process | |
CN210379269U (en) | Bipolar plate of fuel cell |