RU2183370C1 - Модуль топливных элементов и батарея на его основе - Google Patents
Модуль топливных элементов и батарея на его основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183370C1 RU2183370C1 RU2001109733/09A RU2001109733A RU2183370C1 RU 2183370 C1 RU2183370 C1 RU 2183370C1 RU 2001109733/09 A RU2001109733/09 A RU 2001109733/09A RU 2001109733 A RU2001109733 A RU 2001109733A RU 2183370 C1 RU2183370 C1 RU 2183370C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holes
- fuel cell
- electrolyte
- cell module
- module according
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2459—Comprising electrode layers with interposed electrolyte compartment with possible electrolyte supply or circulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
Изобретение относится к топливным элементам (ТЭ) и может быть использовано при производстве модулей ТЭ и батарей на их основе. Техническим результатом изобретения является создание модуля и батареи ТЭ, обладающих удобством отработки и повышенной эксплуатационной надежности. Согласно изобретению модуль ТЭ содержит, по меньшей мере, два прямоугольных ТЭ, каждый из которых включает анод с токовым коллектором и изоляционной рамкой, расположенной по периферии анода и образующей анодную камеру, катод с токовым коллектором и изоляционной рамкой, расположенной по периферии катода и образующей катодную камеру, и электролитную камеру, образованную изоляционной рамкой и расположенную между анодом и катодом, изоляционные рамки по периферии снабжены отверстиями для подвода и отвода водорода, кислорода/воздуха и электролита и каналами, соединяющими указанные отверстия с соответствующими камерами. Все отверстия и каналы расположены на верхней и нижней сторонах изоляционных рамок, а через боковые стороны изоляционных рамок за пределы ТЭ выведены токовые коллекторы. Отверстия для подвода и отвода водорода в анодные камеры расположены на верхней стороне изоляционных рамок. Отверстия для подвода кислорода/воздуха в катодные камеры расположены на верхней стороне рамки, а отверстия для отвода кислорода/воздуха расположены на нижней стороне изоляционных рамок, при этом отношение площадей отверстий для отвода и подвода кислорода/воздуха составляет от 1,9 до 2,2. Отверстия для подвода электролита в электролитные камеры расположены на нижней стороне рамок, а отверстия для отвода электролита расположены на верхней стороне изоляционных рамок, при этом отношение площадей отверстий для отвода и подвода электролита составляет от 1,7 до 2,0. Каждое из отверстий для подвода и отвода электролита соединено с электролитными камерами двумя дугообразными каналами, при этом отверстия для подвода и отвода электролита и дугообразные каналы охватывают по внешнему периметру все остальные отверстия, образуя тепловой экран. На нижней стороне изоляционных рамок выполнены технологические отверстия, соединенные каналами с анодными камерами топливных элементов. Батарея ТЭ создана на базе указанных модулей. 2 с. и 26 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области топливных элементов (ТЭ) и может быть использовано при производстве модулей ТЭ слоистой рамочной конструкции с внутренними коллекторами подвода и отвода рабочих тел.
Известен модуль ТЭ фильтр-прессной конструкции, содержащий множество ТЭ рамочной конструкции с изоляционными рамками. На периферии рамок равномерно расположены отверстия для подвода и отвода рабочих тел. Электрическая коммутация ТЭ в модуле осуществляется посредством биполярных пластин (FR, 2300425, Н 01 М 8/24, 08.10.1976).
Недостаток данного модуля ТЭ связан с отсутствием внешних токовыводов от каждого ТЭ, что ограничивает возможность электрической коммутации в модуле лишь последовательным соединением за счет биполярных пластин. Кроме того, размещение отверстий по всему периметру изоляционных рамок полностью исключает возможность выполнения внешних токовыводов от каждого ТЭ, а также усложняет герметизацию составляющих ТЭ в модуле.
Из известных модулей ТЭ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является модуль ТЭ, содержащий, по меньшей мере, два прямоугольных ТЭ, каждый из которых включает анод с токовым коллектором и изоляционной рамкой, расположенной по периферии анода и образующей анодную камеру, катод с токовым коллектором и изоляционной рамкой, расположенной по периферии катода и образующей катодную камеру, и электролитную камеру, образованную изоляционной рамкой и расположенную между анодом и катодом, изоляционные рамки по периферии снабжены отверстиями для подвода и отвода водорода, кислорода/воздуха и электролита и каналами, соединяющими указанные отверстия с соответствующими камерами (FR 2564249, Н 01 М 8/04, 15.11.1985).
Недостатком указанного модуля ТЭ является отсутствие внешних токовыводов от каждого ТЭ, что ограничивает варианты электрической коммутации ТЭ только последовательным соединением посредством биполярных пластин, а также возможность скопления пузырей в электролитных каналах и камерах и капельной жидкости в газовых трактах. Это ограничивает возможности использования модуля и снижает его эксплуатационную надежность.
Известна батарея ТЭ, содержащая множество ТЭ слоистой конструкции с изоляционными рамками, соединенных последовательно в общую электрическую цепь посредством биполярных коммутационных пластин (US 4640876, Н01М 8/02, 03.02.1987).
Недостатком указанной батареи является сложность ее экспериментальной и технологической отработки из-за наличия большого количества ТЭ. Кроме того, отсутствие токовыводов из каждого ТЭ ограничивает возможность их электрической коммутации в батарее и набора требуемых значений напряжения и тока.
Из известных батарей ТЭ наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является батарея ТЭ, содержащая, по меньшей мере, два модуля ТЭ (US 5069985, Н01М 8/02, 08.12.1991).
Недостатком указанной батареи является отсутствие токовыводов из каждого ТЭ, что ограничивает возможность их электрической коммутации в батарее и набора требуемых значений напряжения и тока.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является создание модуля ТЭ и батареи на его основе, пригодных для любой схемы электрической коммутации, обладающих удобством отработки и повышенной эксплуатационной надежность.
Задачей изобретения является создание модуля ТЭ и батареи на его основе, пригодных для любой схемы электрической коммутации, обладающих удобством отработки и повышенной эксплуатационной надежность.
Указанный технический результат достигается тем, что модуль ТЭ содержит, по меньшей мере, два прямоугольных ТЭ, каждый из которых включает анод с токовым коллектором и изоляционной рамкой, расположенной по периферии анода и образующей анодную камеру, катод с токовым коллектором и изоляционной рамкой, расположенной по периферии катода и образующей катодную камеру, и электролитную камеру, образованную изоляционной рамкой и расположенную между анодом и катодом, изоляционные рамки по периферии снабжены отверстиями для подвода и отвода водорода, кислорода/воздуха и электролита и каналами, соединяющими указанные отверстия с соответствующими камерами. При этом все отверстия и каналы расположены на верхней и нижней сторонах изоляционных рамок, а через боковые стороны изоляционных рамок за пределы топливного элемента выведены токовые коллекторы.
Целесообразно, чтобы в модуле топливных элементов отверстия для подвода и отвода водорода были расположены на верхней стороне изоляционной рамки. Расположение отверстий на верхней стороне изоляционной рамки предотвращает попадание капельной жидкости в каналы подвода и отвода водорода, образованные в модуле ТЭ соответствующими отверстиями, что способствует обеспечению равномерности раздачи водорода по ТЭ.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ отверстия для подвода кислорода/воздуха были расположены на верхней стороне рамки, а отверстия для отвода кислорода/воздуха расположены на нижней стороне изоляционных рамок. Такое расположение указанных отверстий при появлении капельной жидкости в катодных камерах обеспечивает их вынос потоком газа.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ отверстия для подвода электролита были расположены на нижней стороне рамок, а отверстия для отвода электролита расположены на верхней стороне изоляционных рамок. Такое расположение указанных отверстий при наличии газовых пузырей в электролитной камере обеспечивает их вынос потоком электролита.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ отверстия для подвода кислорода/воздуха были меньше отверстий для отвода кислорода/воздуха, при этом отношение площадей отверстий для отвода и подвода кислорода/воздуха составляет от 1,9 до 2,2. Указанное соотношение площадей обеспечивает равномерность раздачи кислорода/ воздуха по элементам модуля и батареи.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ отверстия для подвода электролита были меньше отверстий для отвода электролита, при этом, отношение площадей отверстий для отвода и подвода электролита составляет от 1,7 до 2,0. Указанное соотношение площадей обеспечивает требуемую равномерность раздачи электролита по ТЭ, входящим в состав модулей и батареи.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ отверстия для подвода электролита были расположены ниже всех остальных отверстий, а отверстия для отвода электролита были расположены выше всех остальных отверстий, при этом каждое из отверстий для подвода и отвода электролита было соединено с электролитными камерами двумя дугообразными каналами. В результате такого расположения отверстия для подвода и отвода электролита и дугообразные каналы охватывают по внешнему периметру все остальные отверстия, образуя тепловой экран. Наличие теплового экрана предотвращает возможность конденсации и образования капельной жидкости в анодной и катодной камерах, а также в подводящих и отводящих отверстиях и каналах.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ на нижней стороне изоляционных рамок были выполнены технологические отверстия, соединенные каналами с анодными камерами ТЭ. Наличие таких отверстий позволяет удалять из анодных камер капельную жидкость, попавшую туда при технологических операциях или в процессе эксплуатации.
Целесообразно, чтобы смежные изоляционные рамки топливных элементов в модуле были механически соединены посредством сварки или склеивания. Выполнение модулей в виде монолитной конструкции облегчает их отработку и упрощает сборку и коммутацию батареи.
Целесообразно, чтобы к концам токовых коллекторов, выходящим за пределы ТЭ, были прикреплены пластинчатые токоотводы, снабженные продольной прорезью, в которой размещены концы токовых коллекторов, при этом верхние и нижние концы токоотводов выходят за пределы топливных элементов и выполнены в виде квадратных закругленных фланцев с отверстиями для крепления шин электрической коммутации.
Целесообразно, чтобы ТЭ в модуле были соединены электрически параллельно, последовательно или параллельно последовательно посредством "П"-образных шин электрической коммутации, изоляционных и проводящих прокладок, снабженных отверстиями, и стягивающей шпильки с изоляционным покрытием, проходящей через указанные отверстия. Стягивающая шпилька может быть выполнена полой, а ее концы после коммутации развальцованы для предотвращения ослабления стягивающего усилия. Указанная электрическая коммутация отличается простотой конструкции и многообразием вариантов схем электрического соединения ТЭ.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ в зависимости от типа электрической коммутации "П"-образные шины электрической коммутации были установлены вертикально, горизонтально или и вертикально и горизонтально.
Целесообразно, чтобы водородные камеры ТЭ в модуле были разделены вертикальным ребром, не доходящим до нижней стороны анодной камеры, на две преимущественно равные части. Деление анодной камеры на две равные части обеспечивает равномерную раздачу водорода по поверхности электрода.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ катодные камеры топливных элементов были соединены по воздуху параллельно.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ катодные камеры топливных элементов были соединены по кислороду параллельно или параллельно последовательно. Тип соединения по кислороду выбирается из условия обеспечения допустимого перепада давлений по контуру кислорода.
Целесообразно, чтобы в модуле ТЭ электролитные камеры были соединены по электролиту параллельно.
Что касается батареи ТЭ, то она содержит, по меньшей мере, два модуля ТЭ, выполненных, как описано выше.
Целесообразно, чтобы модули в батарее были включены по электролиту параллельно.
Целесообразно, чтобы модули в батарее были включены по воздуху параллельно.
Целесообразно, чтобы модули в батарее были включены по кислороду параллельно или параллельно последовательно.
Целесообразно, чтобы модули в батарее были включены по водороду параллельно, последовательно или параллельно последовательно. Указанное включение модулей ТЭ по рабочим телам определяется заданными перепадами давлений по соответствующим контурам.
Целесообразно, чтобы модули в батарее были включены электрически, последовательно или параллельно последовательно. Схема включения модулей в батарее определяется заданными значениями напряжения и тока.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения поясняется чертежами и описанием конструкции заявленных модуля и батареи ТЭ.
На фиг.1 в аксонометрии представлены составляющие модуля ТЭ.
На фиг.2 в аксонометрии показана конструкция электрической коммутации ТЭ в модуле.
Заявленный модуль ТЭ включает анод 1 с токовым коллектором (на фиг.1 не показан) и изоляционной рамкой 2 и катод 3 с токовым коллектором (на фиг.1 не показан) и изоляционной рамкой 4. Анод 1 и катод 3 снабжены токовыводами 5 с фланцами 6, прикрепленными к токовым коллекторам. Изоляционные рамки 2 и 4 при сборке модуля образуют анодную камеру 7, электролитную камеру 8 и катодную камеру 9. Изоляционные рамки снабжены отверстиями для подвода и отвода водорода 10 в анодную камеру 7, отверстиями 11 для подвода и отверстиями 12 для отвода электролита, соединенными дугообразными каналами 13 с электролитной камерой 8, отверстиями для подвода 14 и отверстиями для отвода 15 кислорода/воздуха. Анодная камера снабжена ребром 16, разделяющим камеру на две равные части, и технологическим отверстием 17, соединенным каналом с анодной камерой. В модуле 18, собранном посредством механического соединения по изоляционным рамкам смежных составляющих ТЭ, концевых силовых плит 23 и стягивающих шпилек (на фиг.2 не показаны), подводящие и отводящие отверстия образуют внутренние коллекторы для подвода и отвода рабочих тел (водорода, кислорода/воздуха, электролита). Электрическая коммутация ТЭ (см. фиг.2) осуществляется посредством "П"- образных шин 19, устанавливаемых вертикально и горизонтально в зависимости от схемы соединений ТЭ, проводящих 20 и изоляционных 21 проставок с отверстиями и стягивающей полой шпильки 22 с изоляционным покрытием (на фиг.2 не показано). Из указанных модулей путем электрической коммутации и соединения по рабочим телам (водород, кислород/воздух, электролит) набирается батарея ТЭ заданной мощности.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Заявленная батарея ТЭ работает следующим образом. В анодные камеры ТЭ через отверстия 10 на верхней стороне изоляционных рамок подводится и отводится водород. Анодная камера разделена ребром 16, не доходящим до нижней стороны изоляционной рамки, на две равные части. Наличие ребра в анодной камере обеспечивает равномерность распределения водорода по поверхности анода. Расположение водородных отверстий на верхней стороне изоляционных рамок исключает возможность попадания капельной жидкости в водородные коллекторы, что обеспечивает равномерность раздачи водорода по ТЭ. Для обеспечения возможности удаления из анодной камеры капельной жидкость, попавшей в нее при заправке или в процессе эксплуатации, на нижней стороне изоляционной рамки выполнены технологические отверстия 17, соединенные каналами с анодными камерами. Указанные отверстия в модуле образуют внутренний коллектор и позволяют удалять в процессе работы или во время регламента из анодных камер 7 ТЭ капельную жидкость, кроме того, указанные отверстия позволяют при необходимости промыть анодные камеры. В катодные камеры через подводящие отверстия 14, расположенные на верхней стороне изоляционных рамок, подается кислород или воздух. Отводится кислород или воздух через отверстия 15, расположенные на нижней стороне изоляционных рамок. Площадь подводящих отверстий примерно в два раза меньше отводящих отверстий. За счет указанного соотношения площадей отверстий обеспечивается равномерность раздачи кислорода/воздуха по катодным камерам ТЭ. Размещение отводящих отверстий на нижней стороне изоляционных рамок обеспечивает вынос капельной фазы, появившейся в катодной камере в процессе заправки или эксплуатации. Электролит в электролитные камеры подводится снизу через отверстия 11, отводится электролит через отверстия 12. Указанные отверстия соединены с электролитной камерой посредством двух дугообразных каналов 13. Площадь подводящего отверстия примерно в два раза меньше площади отводящего отверстия. Указанное соотношение площадей отверстий обеспечивает равномерность раздачи электролита по ТЭ. Подача электролита снизу и отвод сверху обеспечивает вынос пузырей, попавших при заправке или в процессе эксплуатации из электролитной камеры ТЭ. Электролитные отверстия и дугообразные каналы охватывают по внешнему периметру все подводящие и отводящие отверстия. Такое расположения отверстий создает тепловой экран, что предотвращает возможность конденсации паров воды и образования капельной жидкости в подводящих и отводящих газовых коллекторах. В процессе работы ТЭ в них за счет протекания токообразующей реакции между водородом и кислородом генерируются электроэнергия, тепло и вода. Электроэнергия отводится посредством шин электрической коммутации к внешнему потребителю, а тепло и вода отводятся потоком электролита и утилизируются известными способами посредством функциональных систем обслуживания.
Заявленная батарея ТЭ работает следующим образом. В анодные камеры ТЭ через отверстия 10 на верхней стороне изоляционных рамок подводится и отводится водород. Анодная камера разделена ребром 16, не доходящим до нижней стороны изоляционной рамки, на две равные части. Наличие ребра в анодной камере обеспечивает равномерность распределения водорода по поверхности анода. Расположение водородных отверстий на верхней стороне изоляционных рамок исключает возможность попадания капельной жидкости в водородные коллекторы, что обеспечивает равномерность раздачи водорода по ТЭ. Для обеспечения возможности удаления из анодной камеры капельной жидкость, попавшей в нее при заправке или в процессе эксплуатации, на нижней стороне изоляционной рамки выполнены технологические отверстия 17, соединенные каналами с анодными камерами. Указанные отверстия в модуле образуют внутренний коллектор и позволяют удалять в процессе работы или во время регламента из анодных камер 7 ТЭ капельную жидкость, кроме того, указанные отверстия позволяют при необходимости промыть анодные камеры. В катодные камеры через подводящие отверстия 14, расположенные на верхней стороне изоляционных рамок, подается кислород или воздух. Отводится кислород или воздух через отверстия 15, расположенные на нижней стороне изоляционных рамок. Площадь подводящих отверстий примерно в два раза меньше отводящих отверстий. За счет указанного соотношения площадей отверстий обеспечивается равномерность раздачи кислорода/воздуха по катодным камерам ТЭ. Размещение отводящих отверстий на нижней стороне изоляционных рамок обеспечивает вынос капельной фазы, появившейся в катодной камере в процессе заправки или эксплуатации. Электролит в электролитные камеры подводится снизу через отверстия 11, отводится электролит через отверстия 12. Указанные отверстия соединены с электролитной камерой посредством двух дугообразных каналов 13. Площадь подводящего отверстия примерно в два раза меньше площади отводящего отверстия. Указанное соотношение площадей отверстий обеспечивает равномерность раздачи электролита по ТЭ. Подача электролита снизу и отвод сверху обеспечивает вынос пузырей, попавших при заправке или в процессе эксплуатации из электролитной камеры ТЭ. Электролитные отверстия и дугообразные каналы охватывают по внешнему периметру все подводящие и отводящие отверстия. Такое расположения отверстий создает тепловой экран, что предотвращает возможность конденсации паров воды и образования капельной жидкости в подводящих и отводящих газовых коллекторах. В процессе работы ТЭ в них за счет протекания токообразующей реакции между водородом и кислородом генерируются электроэнергия, тепло и вода. Электроэнергия отводится посредством шин электрической коммутации к внешнему потребителю, а тепло и вода отводятся потоком электролита и утилизируются известными способами посредством функциональных систем обслуживания.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленные модуль ТЭ и батарея на его основе могут быть реализованы на практике с достижением заявленного технического результата, т. е. они соответствуют критерию "промышленная применимость".
Claims (28)
1. Модуль топливных элементов, содержащий, по меньшей мере, два прямоугольных топливных элемента, каждый из которых включает анод с токовым коллектором и изоляционной рамкой, расположенной по периферии анода и образующей анодную камеру, катод с токовым коллектором и изоляционной рамкой, расположенной по периферии катода и образующей катодную камеру, и электролитную камеру, образованную изоляционной рамкой и расположенную между анодом и катодом, изоляционные рамки по периферии снабжены отверстиями для подвода и отвода водорода, кислорода/воздуха и электролита и каналами, соединяющими указанные отверстия с соответствующими камерами, отличающийся тем, что все отверстия и каналы расположены на верхней и нижней сторонах изоляционных рамок, а через боковые стороны изоляционных рамок за пределы топливного элемента выведены токовые коллекторы.
2. Модуль топливных элементов по п. 1, отличающийся тем, что отверстия для подвода и отвода водорода в анодные камеры расположены на верхней стороне изоляционных рамок.
3. Модуль топливных элементов по п. 1, отличающийся тем, что отверстия для подвода кислорода/воздуха в катодные камеры расположены на верхней стороне рамки, а отверстия для отвода кислорода/воздуха расположены на нижней стороне изоляционных рамок.
4. Модуль топливных элементов по п. 1, отличающийся тем, что отверстия для подвода электролита в электролитные камеры расположены на нижней стороне рамок, а отверстия для отвода электролита расположены на верхней стороне изоляционных рамок.
5. Модуль топливных элементов по п. 3, отличающийся тем, что отверстия для подвода кислорода/воздуха в катодные камеры меньше отверстий для отвода кислорода/воздуха.
6. Модуль топливных элементов по п. 5, отличающийся тем, что отношение площадей отверстий для отвода и подвода кислорода/воздуха составляет от 1,9 до 2,2.
7. Модуль топливных элементов по п. 4, отличающийся тем, что отверстия для подвода электролита в электролитные камеры меньше отверстий для отвода электролита.
8. Модуль топливных элементов по п. 7, отличающийся тем, что отношение площадей отверстий для отвода и подвода электролита составляет от 1,7 до 2,0.
9. Модуль топливных элементов по п. 4, отличающийся тем, что отверстия для подвода электролита расположены ниже всех остальных отверстий, а отверстия для отвода электролита расположены выше всех остальных отверстий.
10. Модуль топливных элементов по пп. 4, 7, 8, 9, отличающийся тем, что каждое из отверстий для подвода и отвода электролита соединено с электролитными камерами двумя дугообразными каналами.
11. Модуль топливных элементов по любому из пп. 4, 7-10, отличающийся тем, что отверстия для подвода и отвода электролита и дугообразные каналы охватывают по внешнему периметру все остальные отверстия, образуя тепловой экран.
12. Модуль топливных элементов по п. 1, отличающийся тем, что на нижней стороне изоляционных рамок выполнены технологические отверстия, соединенные каналами с анодными камерами топливных элементов.
13. Модуль топливных элементов по п. 1, отличающийся тем, что смежные изоляционные рамки топливных элементов в модуле механически соединены посредством сварки или склеивания.
14. Модуль топливных элементов по п. 1, отличающийся тем, что к концам токовых коллекторов, выходящим за пределы топливных элементов, прикреплены пластинчатые токоотводы, снабженные продольной прорезью, в которой размещены концы токовых коллекторов, при этом верхние и нижние концы токоотводов выходят за пределы топливных элементов и выполнены в виде квадратных закругленных фланцев с отверстиями для крепления шин электрической коммутации.
15. Модуль топливных элементов по любому из пп. 1 и 14, отличающийся тем, что топливные элементы в модуле соединены электрически параллельно, последовательно или параллельно-последовательно посредством П-образных шин электрической коммутации, изоляционных и проводящих прокладок, снабженных отверстиями, и стягивающей шпильки с изоляционным покрытием, проходящей через отверстия токоотводов, шин электрической коммутации и прокладок.
16. Модуль топливных элементов по п. 15, отличающийся тем, что шпилька выполнена полой, а ее концы после стягивания развальцованы.
17. Модуль топливных элементов по любому из пп. 1 и 14, отличающийся тем, что в зависимости от типа электрической коммутации П-образные шины электрической коммутации устанавливаются вертикально, горизонтально или и вертикально, и горизонтально.
18. Модуль топливных элементов по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что анодные камеры топливных элементов разделены вертикальным ребром, не доходящим до нижней стороны анодной камеры, на две части.
19. Модуль топливных элементов по любому из пп. 1, 2 и 18, отличающийся тем, что анодные камеры топливных элементов разделены вертикальным ребром на две равные части.
20. Модуль топливных элементов по п. 1, отличающийся тем, что катодные камеры топливных элементов соединены по воздуху параллельно.
21. Модуль топливных элементов по п. 1, отличающийся тем, что катодные камеры топливных элементов соединены по кислороду параллельно или параллельно последовательно.
22. Модуль топливных элементов по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что электролитные камеры топливных элементов соединены по электролиту параллельно.
23. Батарея топливных элементов, содержащая, по меньшей мере, два модуля топливных элемента, отличающаяся тем, что модуль выполнен по любому из пп. 1-22.
24. Батарея топливных элементов по п. 23, отличающаяся тем, что модули в батарее включены по электролиту параллельно.
25. Батарея топливных элементов по п. 23, отличающаяся тем, что модули в батарее включены по воздуху параллельно.
26. Батарея топливных элементов по 23, отличающаяся тем, что модули в батарее включены по кислороду параллельно или параллельно последовательно.
27. Батарея топливных элементов по п. 23, отличающаяся тем, что модули в батарее включены по водороду параллельно, последовательно или параллельно последовательно.
28. Батарея топливных элементов по п. 23, отличающаяся тем, что модули в батарее включены электрически, последовательно или параллельно последовательно.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109733/09A RU2183370C1 (ru) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Модуль топливных элементов и батарея на его основе |
CA002416609A CA2416609A1 (en) | 2001-04-12 | 2002-04-10 | Fuel cell module and battery based thereon |
PCT/RU2002/000163 WO2002084769A1 (en) | 2001-04-12 | 2002-04-10 | Fuel cell module and battery based thereon |
US10/297,395 US6872487B2 (en) | 2001-04-12 | 2002-04-10 | Fuel cell module and battery based thereon |
EP02738996A EP1387426A4 (en) | 2001-04-12 | 2002-04-10 | COMBUSTION CELL MODULE AND BATTERY BASED ON IT |
AU2002313341A AU2002313341A1 (en) | 2001-04-12 | 2002-04-10 | Fuel cell module and battery based thereon |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109733/09A RU2183370C1 (ru) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Модуль топливных элементов и батарея на его основе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2183370C1 true RU2183370C1 (ru) | 2002-06-10 |
Family
ID=20248322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001109733/09A RU2183370C1 (ru) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Модуль топливных элементов и батарея на его основе |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6872487B2 (ru) |
EP (1) | EP1387426A4 (ru) |
AU (1) | AU2002313341A1 (ru) |
CA (1) | CA2416609A1 (ru) |
RU (1) | RU2183370C1 (ru) |
WO (1) | WO2002084769A1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005096419A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiyu 'intensis' | Electrode of alkaline fuel cell and method for producing thereof |
US7678723B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-03-16 | Carbo Ceramics, Inc. | Sintered spherical pellets |
US7721804B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-05-25 | Carbo Ceramics Inc. | Proppants for gel clean-up |
US7828998B2 (en) | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
US8063000B2 (en) | 2006-08-30 | 2011-11-22 | Carbo Ceramics Inc. | Low bulk density proppant and methods for producing the same |
US8216675B2 (en) | 2005-03-01 | 2012-07-10 | Carbo Ceramics Inc. | Methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4529439B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2010-08-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の製造方法と製造装置 |
US7166383B2 (en) | 2004-12-07 | 2007-01-23 | Astria Energi Inc. | Electrode structure for stacked alkaline fuel cells |
US7833645B2 (en) * | 2005-11-21 | 2010-11-16 | Relion, Inc. | Proton exchange membrane fuel cell and method of forming a fuel cell |
EP1997172A1 (en) * | 2006-03-06 | 2008-12-03 | MKU Cyprus Limited | Electrode structure for stacked alkaline fuel cells |
US8026020B2 (en) | 2007-05-08 | 2011-09-27 | Relion, Inc. | Proton exchange membrane fuel cell stack and fuel cell stack module |
US9293778B2 (en) | 2007-06-11 | 2016-03-22 | Emergent Power Inc. | Proton exchange membrane fuel cell |
US8003274B2 (en) | 2007-10-25 | 2011-08-23 | Relion, Inc. | Direct liquid fuel cell |
WO2012047661A1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | Battelle Memorial Institute | Planar high energy density sodium battery |
EP3699323A1 (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-26 | Hymeth ApS | Electrode system |
CN110429296A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-08 | 广东国鸿氢能科技有限公司 | 一种燃料电池双极板 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3515595A (en) * | 1967-08-09 | 1970-06-02 | Gen Electric | Current collectors for cells utilizing hot acid electrolytes |
US3871922A (en) * | 1971-07-12 | 1975-03-18 | Licentia Gmbh | Gas diffusion electrode for electrochemical cells |
FR2300425A1 (fr) | 1975-02-06 | 1976-09-03 | Alsthom Cgee | Pile a combustible du type a alimentation croisees et de structure filtre-presse dodecagonale |
JPS52122844A (en) * | 1976-04-09 | 1977-10-15 | Hitachi Ltd | Stacked structure battery |
FR2499774A1 (fr) * | 1981-02-12 | 1982-08-13 | Inst Francais Du Petrole | Bloc de pile a combustible constitue d'un empilement d'elements creux portant des electrodes |
FR2564249B1 (fr) * | 1984-05-11 | 1986-09-12 | Alsthom Atlantique | Amenagements aux structures des piles a combustible |
FR2568412B1 (fr) * | 1984-07-27 | 1986-10-17 | Occidental Chem Co | Perfectionnements aux structures des piles a combustible. |
US5069985A (en) * | 1990-02-15 | 1991-12-03 | International Fuel Cells Corporation | Plaque fuel cell stack |
DE4201632C2 (de) * | 1992-01-23 | 1997-02-06 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zur Befeuchtung der einer Brennstoffzelle zuströmenden Reaktanten |
DE4234093A1 (de) | 1992-10-09 | 1994-04-14 | Siemens Ag | Bauelement zum Einbau in eine verfahrenstechnische Einrichtung |
IT1270878B (it) | 1993-04-30 | 1997-05-13 | Permelec Spa Nora | Migliorata cella elettrochimica utilizzante membrane a scambio ionico e piatti bipolari metallici |
JP4236298B2 (ja) * | 1998-04-14 | 2009-03-11 | 東邦瓦斯株式会社 | ハニカム一体構造の固体電解質型燃料電池 |
JP2000182653A (ja) * | 1998-12-15 | 2000-06-30 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 固体電解質型燃料電池ブロック及び固体電解質型燃料電池モジュール |
US6855446B1 (en) * | 1998-12-25 | 2005-02-15 | Toyota Auto Body Co., Ltd. | Fuel cell, separator for fuel cell, and manufacturing method of separator |
-
2001
- 2001-04-12 RU RU2001109733/09A patent/RU2183370C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-04-10 WO PCT/RU2002/000163 patent/WO2002084769A1/ru not_active Application Discontinuation
- 2002-04-10 US US10/297,395 patent/US6872487B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-10 AU AU2002313341A patent/AU2002313341A1/en not_active Abandoned
- 2002-04-10 EP EP02738996A patent/EP1387426A4/en not_active Withdrawn
- 2002-04-10 CA CA002416609A patent/CA2416609A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Fr 2300425 А1, 08.10.1976. Fr 2564249 А1, 15.11.1985. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005096419A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiyu 'intensis' | Electrode of alkaline fuel cell and method for producing thereof |
US7678723B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-03-16 | Carbo Ceramics, Inc. | Sintered spherical pellets |
US7825053B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-11-02 | Carbo Ceramics Inc. | Sintered spherical pellets |
US8216675B2 (en) | 2005-03-01 | 2012-07-10 | Carbo Ceramics Inc. | Methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material |
US7828998B2 (en) | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
US8063000B2 (en) | 2006-08-30 | 2011-11-22 | Carbo Ceramics Inc. | Low bulk density proppant and methods for producing the same |
US7721804B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-05-25 | Carbo Ceramics Inc. | Proppants for gel clean-up |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20030134175A1 (en) | 2003-07-17 |
EP1387426A2 (en) | 2004-02-04 |
US6872487B2 (en) | 2005-03-29 |
WO2002084769A8 (fr) | 2003-12-18 |
CA2416609A1 (en) | 2002-10-24 |
EP1387426A4 (en) | 2008-01-23 |
AU2002313341A1 (en) | 2002-10-28 |
WO2002084769A1 (en) | 2002-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2183370C1 (ru) | Модуль топливных элементов и батарея на его основе | |
US8221931B2 (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell stack | |
CA2551609C (en) | Solid oxide fuel cell and fuel cell stack having mechanism for applying load in stacking direction | |
RU2415498C2 (ru) | Конфигурации батарей трубчатых твердооксидных топливных элементов | |
US7534521B2 (en) | Integral multi-stack system of fuel cell | |
US4977041A (en) | Fuel cell and method of ameliorating temperature distribution thereof | |
KR101887713B1 (ko) | 리튬 축전지 | |
EP1439592A2 (en) | Methods and apparatus for assembling solid oxide fuel cells | |
US20030219644A1 (en) | Fuel cell stack | |
US20070154758A1 (en) | Fuel cell stack | |
JPH08273696A (ja) | 燃料電池スタック構造 | |
JP2011086549A (ja) | 燃料電池システム | |
US7393607B2 (en) | Fuel cell and fuel cell stack | |
US6723463B2 (en) | Fuel cell stack having terminal element located at specified location | |
KR100645190B1 (ko) | 직접 내부 개질형 분리판을 구비하는 용융탄산염 연료전지 | |
WO2010053290A2 (ko) | 지그재그 구조의 유로를 갖는 연료전지용 분리판 | |
KR20220036134A (ko) | 연료 전지 차량 | |
CN111682239B (zh) | 一种金属燃料电堆 | |
CN212011150U (zh) | 一种金属燃料电堆及其接口结构 | |
KR100580964B1 (ko) | 연료전지 | |
CA1308776C (en) | Fuel cell and method of ameliorating temperature distribution thereof | |
KR20100022362A (ko) | 절연처리된 냉각수 다지관을 가진 연료전지 | |
CN116093517A (zh) | 一种电池包及车辆 | |
JPH04233167A (ja) | 燃料電池 | |
CN111293331A (zh) | 具有加热单元的燃料电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20051012 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100413 |