RU2017279C1 - D c power supply system - Google Patents

D c power supply system Download PDF

Info

Publication number
RU2017279C1
RU2017279C1 SU925048522A SU5048522A RU2017279C1 RU 2017279 C1 RU2017279 C1 RU 2017279C1 SU 925048522 A SU925048522 A SU 925048522A SU 5048522 A SU5048522 A SU 5048522A RU 2017279 C1 RU2017279 C1 RU 2017279C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolysis
elements
hydrogen
oxygen
fan
Prior art date
Application number
SU925048522A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Пищулин
В.Ф. Челяев
Г.М. Веденеев
Original Assignee
Веденеев Георгий Михайлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Веденеев Георгий Михайлович filed Critical Веденеев Георгий Михайлович
Priority to SU925048522A priority Critical patent/RU2017279C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2017279C1 publication Critical patent/RU2017279C1/en

Links

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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
    • 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)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: D C power supply system has electrolysis 2 and fuel 3 elements integrated by common hydrogen 15, 16 and oxygen 14 conduits, D.C. source connected to electrolysis elements, direct voltage controller 19, pressure transducer 18 with analog and relay outputs, fan 21 and switching elements 20, 21 in circuits of electric load. Voltage controller is placed between source of direct current and electrolysis elements, pressure transducer is installed in space of hydrogen and oxygen conduits. Analog output of pressure transducer is coupled to input of direct voltage controller and relay output is coupled in circuit of control over switching elements. Fan is mounted in hydrogen conduit forming closed circulation circuit. Output voltage Uout of system is related to voltage Uin of source of direct current by relationship
Figure 00000005
, where nee is number of electrolysis elements connected in series; nfe is number of fuel elements connected in series; ree is resistivity of electrolysis elements; rfe is resistivity of fuel elements; see is area of electrodes of electrolysis elements; sfe is area of electrodes of fuel elements. Direct voltage controller uses dependence
Figure 00000006
for hydrogen conduit and

Description

Изобретение относится к источникам питания постоянного тока с гальванической развязкой первичной и вторичной цепей. The invention relates to DC power supplies with galvanic isolation of the primary and secondary circuits.

Известна система, содержащая электролизные и топливные элементы, соединенные друг с другом общими водородными и кислородными каналами, и источник постоянного тока, подключенный к электролизным элементам. A known system containing electrolysis and fuel cells connected to each other by common hydrogen and oxygen channels, and a constant current source connected to the electrolysis cells.

Изобретение отличается от известной системы, что оно обеспечивает трансформацию напряжения постоянного тока и стабилизацию его выходного напряжения. The invention differs from the known system in that it provides the transformation of DC voltage and the stabilization of its output voltage.

Это достигается за счет того, что система снабжена регулятором постоянного напряжения, датчиком давления с аналоговым и релейным выходами, вентилятором и коммутационными элементами в цепях включения вентилятора и электрической нагрузки системы электропитания, при этом, регулятор постоянного напряжения включен между источником постоянного тока и электролинейными элементами, датчик давления установлен в полости водородного или кислородного канала, его аналоговый выход подключен к входу регулятора постоянного напряжения, а релейный - в цепи управления коммутационных элементов, вентилятор установлен на водородном канале, образуя замкнутый контур циркуляции. This is achieved due to the fact that the system is equipped with a constant voltage regulator, a pressure sensor with analog and relay outputs, a fan and switching elements in the fan enable circuits and the electrical load of the power supply system, while the constant voltage regulator is connected between the direct current source and the electrolinear elements, a pressure sensor is installed in the cavity of the hydrogen or oxygen channel, its analog output is connected to the input of the DC voltage regulator, and the relay - in the control circuit of the switching elements, the fan is mounted on the hydrogen channel, forming a closed loop.

Кроме того, изобретение обеспечивает возможность изменения коэффициента трансформации напряжения постоянного тока путем изменения соотношений количеств электролизных и топливных элементов. In addition, the invention provides the ability to change the transformation coefficient of the DC voltage by changing the ratios of the quantities of electrolysis and fuel cells.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

В корпусе 1 системы размещены электролизные 2 и топливные 3 элементы. Каждый электролизный элемент 2 состоит из анода 4, катода 5 и капиллярной мембраны 6, заправляемой щелочью с концентрацией 20...25%, помещенных в секции, содержащих две изолированных полости, одна 7 из которых контактирует с анодом, а другая 8 - с катодом. Каждый топливный элемент 3 состоит из анода 9, катода 10 и капиллярной мембраны 11, помещенных в секции, содержащих две изолированные полости, одна 12 из которых контактирует с анодом, а другая - с катодом. Анодные полости 7 и 12 объединены в кислородный канал 14, а катодные полости 8 и 13 - в водородный канал 15, 16, Водородные каналы 15 и 16 образуют замкнутый контур, в который включен вентилятор 17. В водородном канале 16 замонтирован датчик 18 давления, например, сильфонного типа с аналоговым и релейным выходами. Первый подключен к входу регулятора 19 постоянного напряжения, а второй управляет коммутационными элементами, включающими электрическую нагрузку 20 и вентилятор 21. In the housing 1 of the system placed electrolysis 2 and fuel 3 cells. Each electrolysis cell 2 consists of an anode 4, a cathode 5 and a capillary membrane 6, filled with alkali with a concentration of 20 ... 25%, placed in sections containing two isolated cavities, one of which 7 is in contact with the anode and the other 8 is in contact with the cathode . Each fuel cell 3 consists of an anode 9, a cathode 10 and a capillary membrane 11 placed in sections containing two isolated cavities, one of which 12 is in contact with the anode and the other is in contact with the cathode. The anode cavities 7 and 12 are combined into an oxygen channel 14, and the cathode cavities 8 and 13 into a hydrogen channel 15, 16. The hydrogen channels 15 and 16 form a closed loop into which a fan 17 is connected. A pressure sensor 18 is mounted in the hydrogen channel 16, for example bellows type with analog and relay outputs. The first is connected to the input of the constant voltage regulator 19, and the second controls the switching elements, including the electrical load 20 and the fan 21.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

При подаче напряжения от источника питания Uвх через регулятор 19 постоянного напряжения на электроды 4 и 5 вода щелочного раствора, заполняющего капиллярную мембрану 6 электролизных элементов 2, начинает разлагаться на водород, который поступает в водородные полости 8, 13 каналов 15, 16, и кислород, который поступает в кислородные полости 7, 12 и канал 14, в результате чего повышается давление, воспринимаемое датчиком 18 давления. Аналоговый сигнал с датчика 18 поступает на вход регулятора постоянного напряжения, поступающего на электроды 4, 5 электродных элементов 2. По достижении заданного давления включается вентилятор 17 и подключается электрическая нагрузка. Включение вентилятора и нагрузки производится с помощью коммутационных элементов 20 и 21. При подключении электрической нагрузки в топливном элементе 3 происходит процесс регенерации кислорода и водорода в воду, которая поглощается щелочным электролитом, заполняющим капиллярную мембрану 11, и на электродах топливного элемента появляется постоянная ЭДС. Давление в газовых каналах начинает падать и от датчика 18 давления поступает сигнал на регулятор 19 напряжения, соответственно изменяющий величину напряжения, поступающего на электролизные элементы.When voltage is supplied from the power supply U in through the DC voltage regulator 19 to the electrodes 4 and 5, the water of the alkaline solution filling the capillary membrane 6 of the electrolysis cells 2 begins to decompose into hydrogen, which enters the hydrogen cavities 8, 13 of channels 15, 16, and oxygen which enters the oxygen cavities 7, 12 and channel 14, as a result of which the pressure sensed by the pressure sensor 18 rises. An analog signal from the sensor 18 is fed to the input of a constant voltage regulator supplied to the electrodes 4, 5 of the electrode elements 2. Upon reaching the set pressure, the fan 17 is turned on and an electrical load is connected. The fan and load are turned on using switching elements 20 and 21. When an electrical load is connected in the fuel cell 3, oxygen and hydrogen are regenerated into water, which is absorbed by an alkaline electrolyte filling the capillary membrane 11, and a constant emf appears on the electrodes of the fuel cell. The pressure in the gas channels begins to fall and a signal is sent from the pressure sensor 18 to the voltage regulator 19, respectively changing the amount of voltage supplied to the electrolysis cells.

Чтобы обеспечить интенсивность электрохимического процесса в водородном канале образован контур, в котором прокачка водорода интенсифицируется с помощью вентилятора 17. To ensure the intensity of the electrochemical process in the hydrogen channel, a circuit is formed in which the pumping of hydrogen is intensified by a fan 17.

Система может работать также, если кислородный канал образован как водородный, а водородный - как кислородный. Соответственно в регуляторе 19 напряжения реализуется зависимость Uвых = f(PН2) или Uвых = f(PO2).The system can also work if the oxygen channel is formed as a hydrogen channel and the hydrogen channel as an oxygen channel. Accordingly, in the voltage regulator 19, the dependence U o = f (P H2 ) or U o = f (P O2 ) is realized.

Трансформация напряжения Uвх/Uвых с необходимыми коэффициентами трансформации обеспечивается отношением количества последовательно включенных электролизных элементов 2 к количеству последовательно включенных топливных элементов 3, причем коэффициент трансформации определяется выражением
Uвых=

Figure 00000008
·Uвх , где nэл - количество последовательно включенных электролизных элементов;
nтэ - количество последовательно включенных топливных элементов;
rэл - удельное сопротивление электролизного элемента;
rтэ - удельное сопротивление топливного элемента;
Sэл - площадь электродов электролизного элемента;
Sтэ - площадь электродов топливного элемента.The voltage transformation U I / U output with the necessary transformation ratios is provided by the ratio of the number of electrolysis cells 2 connected in series to the number of fuel cells 3 connected in series, and the transformation coefficient is determined by the expression
U out =
Figure 00000008
· U I where n el - the number of series-connected electrolysis cells;
n te - the number of fuel cells in series;
r el is the resistivity of the electrolysis cell;
r te is the specific resistance of the fuel cell;
S el - the area of the electrodes of the electrolysis cell;
S te - the area of the electrodes of the fuel cell.

Система позволяет иметь достаточно широкий диапазон трансформации напряжения и постоянного тока при стабилизации его выходного значения и обеспечивает гальваническую развязку первичной и вторичной цепей. The system allows you to have a fairly wide range of voltage and DC transformation while stabilizing its output value and provides galvanic isolation of the primary and secondary circuits.

Claims (3)

1. СИСТЕМА ЭНЕРГОПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая электролизные и топливные элементы, соединенные друг с другом общими водородными и кислородными каналами, и источник постоянного тока, подключенный к электролизным элементам, отличающаяся тем, что она снабжена регулятором постоянного напряжения, датчиком давления с аналоговым и релейным выходом, вентилятором и коммутационными элементами в цепях включения вентилятора и электрической нагрузки системы энергопитания, при этом регулятор постоянного напряжения включен между источником постоянного тока и электролизными элементами, датчик давления установлен в полости водородного или кислородного каналов, его аналоговый выход подключен к входу регулятора постоянного напряжения, а релейный - в цепи управления коммутационных элементов, вентилятор установлен на водородном канале, образуя замкнутый контур циркуляции. 1. DC power supply system containing electrolysis and fuel cells connected to each other by common hydrogen and oxygen channels, and a direct current source connected to electrolysis cells, characterized in that it is equipped with a constant voltage regulator, a pressure sensor with analog and relay output , by a fan and switching elements in the fan and electric load circuits of the power supply system, while the DC voltage regulator is connected between the source DC electrolysis and elements, the pressure sensor is mounted in the cavity of the hydrogen or oxygen channel, its analog output connected to the input DC voltage regulator and relay - in the switching element control circuit, a fan installed on the hydrogen channel, forming a closed circuit. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что ее выходное напряжение Uвых связано с напряжением источника постоянного тока Uвх следующим соотношением:
Uвых=
Figure 00000009
·Uвх ,,
где nэл - количество последовательно соединенных электролизных элементов;
nтэ - количество последовательно соединенных топливных элементов;
rэл - удельное сопротивление электролизных элементов;
rтэ - удельное сопротивление топливных элементов;
Sэл - площадь электродов электролизных элементов;
Sтэ - площадь электродов топливных элементов.2. The system according to claim 1, characterized in that its output voltage U o is connected with the voltage of the DC source U I in the following ratio:
U out =
Figure 00000009
· U Rin ,,
where n el is the number of series-connected electrolysis cells;
n te - the number of fuel cells in series;
r el is the resistivity of the electrolysis cells;
r te - resistivity of fuel cells;
S el - the area of the electrodes of electrolysis cells;
S te - the area of the electrodes of the fuel cells. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в регуляторе постоянного напряжения в качестве передаточной функции взята зависимость Uвых = f (PH2) для водородного канала и Uвых = f (PO2) для кислородного канала, где PH2 и PO2 - давление водорода и кислорода соответственно.3. The system according to claim 1, characterized in that in the DC voltage regulator, the dependence U o = f (P H2 ) for the hydrogen channel and U o = f (P O2 ) for the oxygen channel, where P H2 and P O2 is the pressure of hydrogen and oxygen, respectively.
SU925048522A 1992-06-18 1992-06-18 D c power supply system RU2017279C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925048522A RU2017279C1 (en) 1992-06-18 1992-06-18 D c power supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925048522A RU2017279C1 (en) 1992-06-18 1992-06-18 D c power supply system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2017279C1 true RU2017279C1 (en) 1994-07-30

Family

ID=21607410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU925048522A RU2017279C1 (en) 1992-06-18 1992-06-18 D c power supply system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2017279C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 3839091, кл. H 01M 33/00, 1972. *
Подшивалов С.А. и др.Энергетические установки космических аппаратов. М.:Энергоиздат, 1981, с.110-132. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3540933A (en) Redox fuel cell
US4648955A (en) Planar multi-junction electrochemical cell
Iwahara et al. Proton conduction in sintered oxides and its application to steam electrolysis for hydrogen production
US4620906A (en) Means and method for reducing carbon dioxide to provide formic acid
RU95110043A (en) Electrochemical device for power feeding using areal electrode
US4609451A (en) Means for reducing carbon dioxide to provide a product
US5667647A (en) Oxygen-hydrogen electrolytic gas generation apparatus
EP0068508A2 (en) Methanol fuel cell
US3877989A (en) Power system and an electrochemical control device therefor
US4539086A (en) Oxygen concentration controlling method and system
CA2504296A1 (en) Fuel cell operation method
BR8807357A (en) ELECTRODES APPLIANCE
US4975171A (en) Bipolar electrolytic cell
RU2017279C1 (en) D c power supply system
GB2392441A (en) Electrolytic activation of fluids
KR20000028819A (en) Electrochemical gas sensor
US4478916A (en) Method and apparatus for operating aqueous galvanic high energy cells
JPH04249866A (en) Fuel electrode activation for methanole fuel battery
KR970006548A (en) Cyclone electrolyzer and its operating method for oxidizing / reducing reactants in solution by electrochemical method
US3255045A (en) Electric cell
US4435742A (en) Electrochemical transistor structure with two spaced electrochemical cells
US3418169A (en) Direct feed fuel cell with porous hydrophobic diffuser
JPS63164172A (en) Shunt current erasing device for redox flow battery
Kordesch Hydrogen-oxygen fuel cells with carbon electrodes
JPS6223021Y2 (en)