RU2191449C1 - Способ и устройство для удаления инертных примесей - Google Patents

Способ и устройство для удаления инертных примесей Download PDF

Info

Publication number
RU2191449C1
RU2191449C1 RU2001118735/09A RU2001118735A RU2191449C1 RU 2191449 C1 RU2191449 C1 RU 2191449C1 RU 2001118735/09 A RU2001118735/09 A RU 2001118735/09A RU 2001118735 A RU2001118735 A RU 2001118735A RU 2191449 C1 RU2191449 C1 RU 2191449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working gas
battery
line
fuel cells
fuel cell
Prior art date
Application number
RU2001118735/09A
Other languages
English (en)
Inventor
З.Р. Каричев
Original Assignee
ЗАО Индепендент Пауэр Технолоджис
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 ЗАО Индепендент Пауэр Технолоджис filed Critical ЗАО Индепендент Пауэр Технолоджис
Priority to RU2001118735/09A priority Critical patent/RU2191449C1/ru
Priority to PCT/RU2002/000308 priority patent/WO2003007410A1/ru
Priority to US10/470,927 priority patent/US20040062959A1/en
Priority to CA002428689A priority patent/CA2428689A1/en
Priority to EP02758984A priority patent/EP1406332A4/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2191449C1 publication Critical patent/RU2191449C1/ru

Links

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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04231—Purging of the reactants
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • 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
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • 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

Abstract

Изобретение относится к области топливных элементов (ТЭ) с газообразными реагентами, а именно к способам удаления инертных примесей путем продувки и устройствам для их осуществления. Согласно изобретению способ удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи ТЭ, содержащей входную и выходную магистрали для подачи и сброса рабочего газа из батареи и по крайней мере два последовательно соединенных по рабочему газу ТЭ, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, путем подачи рабочего газа во входную магистраль и периодического сброса рабочего газа из выходной магистрали в течение заданного промежутка времени, в момент сброса газа из батареи подают из входной магистрали рабочий газ на соответствующий вход по крайней мере одного из последовательно соединенных, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, и прекращают подачу рабочего газа из входной магистрали на соответствующий вход ТЭ после прекращения сброса рабочего газа из батареи. Устройство для удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи ТЭ, содержащей входную магистраль с управляемым клапаном для подачи рабочего газа в батарею ТЭ и выходную магистраль с управляемым клапаном для сброса рабочего газа из батареи ТЭ по крайней мере два последовательно соединенных по рабочему газу ТЭ, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, отличается тем, что входная магистраль для подачи рабочего газа между клапаном и батареей ТЭ соединена через управляемый клапан магистралью с соответствующим входом по крайней мере одного из последовательно соединенных ТЭ, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области топливных элементов (ТЭ) с газообразными реагентами, а именно к способам удаления инертных примесей путем продувки и устройствам для их осуществления.
Известны способ и устройство для удаления инертных примесей из батареи ТЭ, содержащей ТЭ, соединенные по рабочим газам параллельно, и магистрали для подачи и сброса рабочих газов с управляемыми клапанами путем периодического сброса рабочих газов из батареи при открытии соответствующих клапанов (см. FR 2325204, Н 01 М 8/04, 15.04.1977; JP 2030757 А0, 03.10.1963).
Недостатком известных способа и устройства для удаления инертных примесей является повышенный расход рабочего газа, связанный с необходимостью обеспечения продувки каждого из параллельно включенных ТЭ.
Известны способ и устройство для удаления инертных примесей из батареи ТЭ, содержащей ТЭ, соединенные по рабочим газам последовательно, которые свободны от указанного выше недостатка. В рассматриваемом варианте инертные примеси сносятся потоком рабочего газа, потребляемого на реакцию, в последний по ходу газа ТЭ. Из этого ТЭ инертные примеси удаляются путем сброса небольшого количества рабочего газа при открытии соответствующего клапана (см. DE 1596311, H 01 М 27/12, 27.05.1971).
Недостатком указанных способа и устройства для удаления инертных примесей является значительный перепад давления между первым и последним по ходу рабочему газу ТЭ, что ограничивает область возможного использования рассматриваемого варианта удаления инертных примесей.
Из известных способов удаления инертных примесей наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи ТЭ, содержащей входную и выходную магистрали для подачи и сброса рабочего газа из батареи и по крайней мере два последовательно соединенных по рабочему газу топливных элемента, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, путем подачи рабочего газа во входную магистраль и периодического сброса рабочего газа из выходной магистрали в течение заданного промежутка времени (см. US 5478662, Н 01 М 8/04, 26.12.1995).
Недостатком указанного известного способа удаления инертных примесей является неполное удаление инертных примесей из ТЭ, предшествующих по ходу рабочего газа последовательно соединенным ТЭ. Это приводит к снижению характеристик и ресурса батареи ТЭ.
Задачей изобретения является создание способа для удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи ТЭ, обеспечивающего надежное удаление инертных примесей и поддержание заданных характеристик и ресурса батареи ТЭ.
Указанный технический результат достигается тем, что способ удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи ТЭ, содержащей входную и выходную магистрали для подачи и сброса рабочего газа из батареи и по крайней мере два последовательно соединенных по рабочему газу ТЭ, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, включает подачу рабочего газа во входную магистраль и периодический сброс рабочего газа из выходной магистрали в течение заданного промежутка времени. В момент сброса газа из батареи подают из входной магистрали рабочий газ на соответствующий вход по крайней мере одного из последовательно соединенных ТЭ, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, и прекращают подачу рабочего газа из входной магистрали на соответствующий вход ТЭ после прекращения сброса рабочего газа из батареи. Приведенная технология удаления инертных примесей из батареи ТЭ обеспечивает надежное удаление примесей из последних ТЭ и перемешивание рабочих газов в предшествующих ТЭ. Это обеспечивается за счет подачи на соответствующий вход последовательно соединенных ТЭ рабочего газа из входной магистрали. Повышенное давление рабочего газа обеспечивает надежное удаление инертных примесей из последних ТЭ и перемешивание газов в предшествующих ТЭ, что способствует поддержанию заданных характеристик и ресурса ТЭ.
Целесообразно, в момент сброса рабочего газа из батареи подавать из входной магистрали рабочий газ на соответствующий вход последнего, перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, ТЭ. Такая подача рабочего газа обеспечивает надежное удаление инертных примесей из последнего ТЭ и перемешивание газов в предшествующих ТЭ, что способствует поддержанию заданных характеристик и ресурса ТЭ.
Другой задачей изобретения является создание устройства для удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи ТЭ, обеспечивающего надежное удаление инертных примесей и поддержание заданных характеристик и ресурса батареи ТЭ.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи ТЭ, содержащей входную магистраль для подачи рабочего газа в батарею ТЭ с управляемым клапаном и выходную магистраль для сброса рабочего газа из батареи ТЭ с управляемым клапаном и по крайней мере два последовательно соединенных по рабочему газу ТЭ, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, входная магистраль для подачи рабочего газа между клапаном и батареей ТЭ соединена через управляемый клапан магистралью с соответствующим входом по крайней мере одного из последовательно соединенных ТЭ, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи. Такое соединение входной магистрали для подачи рабочего газа с соответствующим входом ТЭ обеспечивает надежное удаление инертных примесей из последних ТЭ и перемешивание газов в предшествующих ТЭ, что способствует поддержанию заданных характеристик и ресурса ТЭ.
Целесообразно, чтобы входная магистраль для подачи рабочего газа между клапаном и батареей ТЭ была соединена через управляемый клапан магистралью с соответствующим входом последнего ТЭ, расположенного перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи. Такая подача рабочего газа обеспечивает надежное удаление инертных примесей из последнего ТЭ и перемешивание газов в предшествующих ТЭ, что способствует поддержанию заданных характеристик и ресурса батареи ТЭ.
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 чертежом и описанием работы заявленных способа и устройства.
На чертеже представлено устройство удаления инертных примесей из батареи ТЭ.
Заявленное устройство включает батарею ТЭ 1, входную магистраль 2 подачи рабочего газа (водород/кислород) с управляемым клапаном 3, выходную магистраль 4 сброса рабочего газа (водород/кислород) с управляемым клапаном 5, последовательно соединенные по рабочему газу ТЭ 6, расположенные перед магистралью сброса рабочего газа 4. Участок 7 входной магистрали между клапаном и батареей соединен магистралью 8 через управляемый клапан 9 с входом 10 последнего ТЭ 6, расположенного перед выходной магистралью 4.
Заявленные способ и устройство удаления инертных примесей работает следующим образом. В газовые камеры батареи ТЭ 1 через магистраль подачи 2 подается рабочий газ, потребляемый на реакцию. Последовательно соединенные ТЭ 6, расположенные перед магистралью 4 сброса рабочего газа, способствуют накоплению инертных примесей в последних элементах. Для обеспечения заданных характеристик и надежности работы батареи ТЭ инертные примеси периодически удаляются через магистраль 4 сброса рабочего газа. Для надежного удаления инертных примесей в момент открытия клапана 5 входная магистраль 2 на участке 7 соединяется магистралью 8 через клапан 9 с входом 10 одного из последних ТЭ. Повышенное давление рабочего газа, подаваемого в ТЭ, обеспечивает удаление инертных примесей из последних ТЭ, а также перемешивание газа в ТЭ, предшествующих последним ТЭ 6. После удаления инертных примесей путем сброса газа клапаны 5 и 9 закрываются. Следующая операция удаления продувки, в соответствии с заданным алгоритмом работы батареи ТЭ, проводится подобным образом.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленные способ и устройство удаления инертных примесей из батареи ТЭ могут быть реализованы на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. они соответствуют критерию "промышленная применимость".

Claims (4)

1. Способ удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи топливных элементов, содержащей входную и выходную магистрали для подачи и сброса рабочего газа из батареи и по крайней мере два последовательно соединенных по рабочему газу топливных элемента, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, путем подачи рабочего газа во входную магистраль и периодического сброса рабочего газа из выходной магистрали в течение заданного промежутка времени, отличающийся тем, что в момент сброса газа из батареи подают из входной магистрали рабочий газ на соответствующий вход по крайней мере одного из последовательно соединенных топливных элементов, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, и прекращают подачу рабочего газа из входной магистрали на соответствующий вход топливного элемента после прекращения сброса рабочего газа из батареи.
2. Способ удаления инертных примесей по п.1, отличающийся тем, что в момент сброса рабочего газа из батареи подают из входной магистрали рабочий газ на соответствующий вход последнего перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи топливного элемента.
3. Устройство для удаления инертных примесей по крайней мере по одному из рабочих газов из батареи топливных элементов, содержащей входную магистраль с управляемым клапаном для подачи рабочего газа в батарею топливных элементов и выходную магистраль с управляемым клапаном для сброса рабочего газа из батареи топливных элементов и по крайней мере два последовательно соединенных по рабочему газу топливных элемента, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи, отличающееся тем, что входная магистраль для подачи рабочего газа между клапаном и батареей топливных элементов соединена через управляемый клапан магистралью с соответствующим входом по крайней мере одного из последовательно соединенных топливных элементов, расположенных перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи.
4. Устройство для удаления инертных примесей по п.3, отличающееся тем, что входная магистраль для подачи рабочего газа между клапаном и батареей топливных элементов соединена через управляемый клапан магистралью с соответствующим входом последнего перед выходной магистралью сброса рабочего газа из батареи топливного элемента.
RU2001118735/09A 2001-07-09 2001-07-09 Способ и устройство для удаления инертных примесей RU2191449C1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001118735/09A RU2191449C1 (ru) 2001-07-09 2001-07-09 Способ и устройство для удаления инертных примесей
PCT/RU2002/000308 WO2003007410A1 (fr) 2001-07-09 2002-06-21 Procede et dispositif d'elimination d'impuretes inertes
US10/470,927 US20040062959A1 (en) 2001-07-09 2002-06-21 Method and device for removing inert impurities
CA002428689A CA2428689A1 (en) 2001-07-09 2002-06-21 Method and device for purge of inert gas admixture
EP02758984A EP1406332A4 (en) 2001-07-09 2002-06-21 METHOD AND DEVICE FOR REMOVING INERT IMPURITIES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001118735/09A RU2191449C1 (ru) 2001-07-09 2001-07-09 Способ и устройство для удаления инертных примесей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2191449C1 true RU2191449C1 (ru) 2002-10-20

Family

ID=20251492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001118735/09A RU2191449C1 (ru) 2001-07-09 2001-07-09 Способ и устройство для удаления инертных примесей

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20040062959A1 (ru)
EP (1) EP1406332A4 (ru)
CA (1) CA2428689A1 (ru)
RU (1) RU2191449C1 (ru)
WO (1) WO2003007410A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1746678B1 (de) 2005-07-18 2012-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Inertgas- und/oder Wasserentsorgung aus einer Brennstoffzellenanordnung sowie Brennstoffzellenanordnung

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1596311C2 (de) * 1966-12-14 1971-05-27 Varta Ag Verfahren zur Reaktionswasser-Kondensation im Gaskreislauf und zum Ausbringen der Inertgase bei einer Brennstoffbatterie
CH485335A (de) * 1968-08-28 1970-01-31 Siemens Ag Verfahren zur wartungsfreien und betriebsbereiten Stillsetzung von Brennstoffzellenbatterien
US3748180A (en) * 1972-03-30 1973-07-24 Us Navy Fuel cell system for underwater vehicle
FR2325204A1 (fr) * 1975-09-17 1977-04-15 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif pour alimenter une pile a combustible en produit reactif fluide
SU1050501A1 (ru) * 1981-11-02 1994-02-15 Научно-производственное объединение "Квант" Водородно-кислородный электрохимический генератор
JPH0732024B2 (ja) * 1985-12-13 1995-04-10 株式会社東芝 溶融炭酸塩型燃料電池発電システムの起動方法
JPH0824055B2 (ja) * 1986-07-22 1996-03-06 三菱電機株式会社 燃料電池発電システム
EP0596366B1 (de) * 1992-11-05 1997-04-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zur Wasser- und/oder Inertgasentsorgung eines Brennstoffzellenblocks
DE19732305A1 (de) * 1997-07-26 1999-01-28 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen eines Brennstoffzellenstacks
US6251534B1 (en) * 1999-09-23 2001-06-26 Plug Power Inc. Fuel cell cascade flow system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003007410A1 (fr) 2003-01-23
WO2003007410A8 (fr) 2003-07-31
EP1406332A1 (en) 2004-04-07
US20040062959A1 (en) 2004-04-01
EP1406332A4 (en) 2009-05-06
CA2428689A1 (en) 2003-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8449649B2 (en) Systems and methods for starting up pressure swing adsorption assemblies and hydrogen-producing fuel processing systems including the same
JP5071843B2 (ja) 水素・酸素回収機構を備えた燃料電池システム
WO2007013453A1 (ja) 燃料電池システム
KR100481425B1 (ko) 연료전지 발전시스템 및 연료전지 발전정지방법
EP1892783A8 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP2007517369A (ja) 燃料電池スタックからの水の安全なパージ
EP2546913A1 (en) Fuel cell system and method for running a fuel cell system
JP4632055B2 (ja) 燃料電池システム及びその液体排出方法
JP4626176B2 (ja) 燃料電池の制御装置
RU2191449C1 (ru) Способ и устройство для удаления инертных примесей
US8101306B2 (en) Fuel cell system with fuel reforming units
JP2003331888A (ja) 燃料電池システム
JP4699010B2 (ja) 燃料電池システム
WO2018115630A1 (fr) Système à pile à combustible, et procédé de pilotage associé
JP2010282783A (ja) 燃料電池システム
CN207909980U (zh) 一种改进的燃料电池管路装置
KR101662671B1 (ko) 불순물 원료화 구조를 가지는 연료전지 시스템
JP2005108698A (ja) 燃料電池システム
JP4106801B2 (ja) 燃料電池発電システム
CN108258269A (zh) 一种集成化的燃料电池气路系统
CN209981180U (zh) 气体自动控制节能系统和半导体处理设备
JP2005285626A (ja) 燃料ガス製造発電システム
JP2011529246A (ja) 燃料電池システム用の排出手段および関連する調整モード
JP3917883B2 (ja) 固体高分子電解質燃料電池発電システム
JPH07235320A (ja) 燃料電池水素排気のリサイクルシステム

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: 20080710

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20091110

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110710