RU2210839C1 - Electrochemical thermomagnetic power- generating system - Google Patents

Electrochemical thermomagnetic power- generating system Download PDF

Info

Publication number
RU2210839C1
RU2210839C1 RU2002108925/09A RU2002108925A RU2210839C1 RU 2210839 C1 RU2210839 C1 RU 2210839C1 RU 2002108925/09 A RU2002108925/09 A RU 2002108925/09A RU 2002108925 A RU2002108925 A RU 2002108925A RU 2210839 C1 RU2210839 C1 RU 2210839C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
fuel cells
heat
electrochemical
unit
Prior art date
Application number
RU2002108925/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002108925A (en
Inventor
А.В. Темерко
Г.Е. Барсуков
В.С. Бедбенов
Original Assignee
Темерко Александр Викторович
Барсуков Геннадий Евгеньевич
Бедбенов Владимир Степанович
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 Темерко Александр Викторович, Барсуков Геннадий Евгеньевич, Бедбенов Владимир Степанович filed Critical Темерко Александр Викторович
Priority to RU2002108925/09A priority Critical patent/RU2210839C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2210839C1 publication Critical patent/RU2210839C1/en
Publication of RU2002108925A publication Critical patent/RU2002108925A/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

FIELD: power generating systems built around fuel cells. SUBSTANCE: system has at least one unit of electrochemical fuel cells, fuel tank, fuel feed unit, unit for discharging products of chemical reaction, heat storage, automatic-control unit, and at least one thermomagnetic heat-to-electricity converter made in the form of balanced three-core distributed magnetic circuit . Built in two extreme cores carrying secondary windings are working inserts of magnetically soft material distinguished by high magnetization jump at magnetic transition temperature and low residual magnetization. Magnetic flux is built up in magnetic circuit by applying dc current generated by electrochemical fuel cells. Automatic-control unit functions to alternately supply concurrently generated heat flux at preset frequency to mentioned working inserts during their heating cycle up to magnetic transition temperature and when they are being cooled down below magnetic transition temperature by cold flow pumped from environment. Periodic opening of magnetic flux results in electromotive force induced in secondary windings. EFFECT: enhanced utilization of heat as well as specific and total output power. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетическим системам на базе топливных элементов, в частности, основанных на применении электрохимических преобразователей энергии и магнитотепловых устройств, с целью увеличения количества получаемой электрической энергии, а также повышения удельной выходной мощности установки. The invention relates to electric systems based on fuel cells, in particular, based on the use of electrochemical energy converters and magnetothermal devices, with the aim of increasing the amount of electrical energy received, as well as increasing the specific output power of the installation.

Важным является то обстоятельство, что электрохимический метод производства энергии в топливных элементах превосходит по экологической чистоте традиционную топливную энергетику в десятки и сотни раз, а по удельным энергетическим характеристикам обычные химические источники тока в тысячи раз. It is important that the electrochemical method of energy production in fuel cells exceeds the traditional fuel energy in environmental cleanliness by tens and hundreds of times, and in the specific energy characteristics of conventional chemical current sources by thousands of times.

В настоящее время в ряде стран на основе последних достижений науки и техники ведутся интенсивные исследования в области разработки и создания высокоэффективных и экономически конкурентоспособных энергетических систем на базе топливных элементов. Currently, in a number of countries, based on the latest achievements of science and technology, intensive research is being conducted in the field of developing and creating highly efficient and economically competitive energy systems based on fuel cells.

Наиболее перспективными принято считать электрохимические установки, создаваемые на базе топливных элементов, в которых сопутствующее выработке электрической энергии тепло используют в целях теплофикации или для запуска паровых турбин, с целью получения дополнительного количества электроэнергии, таким образом, наиболее полно утилизуя тепловую часть химической энергии топлива. The most promising are considered to be electrochemical plants created on the basis of fuel cells, in which the heat associated with the generation of electric energy is used for heating or to start steam turbines, in order to obtain additional electricity, thus, most fully utilizing the thermal part of the chemical energy of the fuel.

Известны электроэнергетические системы, содержащие, по меньшей мере, один блок электрохимических топливных элементов, систему хранения, подвода, отвода и распределения реагентов, каналы отвода продуктов химической реакции, турбинный блок и блок контроля и автоматического управления (см. RU 2168806 С2, Н 01 М 8/06, 10.06.2001). КПД лучших энергетических установок на топливных элементах по электричеству достигает от 50 до 70%. Остальная часть химической энергии, составляющая от 30 до 50%, в ходе окислительно-восстановительного процесса превращается в тепло. Утилизация этого тепла для бытовых нужд в рамках традиционно используемых схем, как правило, малоэффективна. Более того, в отсутствии потребителей попутного тепла, как это имеет место, например, в мобильных установках, приходится расходовать часть производимой электрохимическими преобразователями электрической энергии на съем и отвод выделяемого ими тепла. Главной же задачей электроэнергетических систем является выработка максимума электрической энергии на единицу израсходованного топлива. Known electric power systems containing at least one unit of electrochemical fuel cells, a storage system, supply, removal and distribution of reagents, channels for the removal of chemical reaction products, a turbine unit and a control and automatic control unit (see RU 2168806 C2, N 01 M 8/06, 06/10/2001). Efficiency of the best fuel cell power plants for electricity reaches from 50 to 70%. The rest of the chemical energy, comprising from 30 to 50%, during the oxidation-reduction process is converted into heat. Utilization of this heat for domestic purposes within the framework of traditionally used schemes, as a rule, is ineffective. Moreover, in the absence of consumers of associated heat, as is the case, for example, in mobile installations, it is necessary to spend part of the electrical energy produced by electrochemical converters to remove and remove the heat generated by them. The main task of electric power systems is to generate maximum electric energy per unit of spent fuel.

В этой связи представляется интересным рассмотреть альтернативную электроэнергетическую систему, представляющую собой комбинацию электрохимического генератора с магнитотепловым устройством. В такой системе, выделяемое топливными элементами тепло используется для получения дополнительного количества электрической энергии посредством магнитотеплового генератора, производящего переменный ток, в режиме циклического нагрева - охлаждения рабочего тела. In this regard, it seems interesting to consider an alternative electric power system, which is a combination of an electrochemical generator with a magnetothermal device. In such a system, the heat released by fuel cells is used to obtain an additional amount of electric energy by means of a magnetothermal generator producing alternating current in cyclic heating - cooling of the working fluid.

Необходимое при этом для работы генератора внешнее магнитное поле индуцируется постоянным током, производимым топливными элементами, а само рабочее тело, выполненное из магнитомягкого материала, обладающего скачком намагниченности в точке фазового перехода, выбирается из ряда условий, предъявляемых к его магнитотепловым свойствам. Основными из них являются малая магнитная вязкость, высокая удельная намагниченность насыщения и пренебрежимо малая коэрцитивная сила. The external magnetic field necessary for the operation of the generator is induced by the direct current produced by the fuel cells, and the working fluid itself, made of a soft magnetic material with a magnetization jump at the phase transition point, is selected from a number of conditions imposed on its magnetothermal properties. The main ones are low magnetic viscosity, high specific saturation magnetization, and negligible coercive force.

Такой зависимостью обладают целый ряд хорошо известных магнетиков, например, таких, которые претерпевают магнитный фазовый переход 1-го рода, происходящий под воздействием тепловой энергии, из ферромагнитного в парамагнитное состояние или из антиферромагнитного в ферромагнитное состояние и наоборот, а также некоторые редкоземельные металлы и их сплавы, обладающие магнитными и магнитоориентационными переходами. This dependence is possessed by a number of well-known magnets, for example, those which undergo a first-order magnetic phase transition, which occurs under the influence of thermal energy, from the ferromagnetic to the paramagnetic state or from the antiferromagnetic to the ferromagnetic state and vice versa, as well as some rare-earth metals and their alloys with magnetic and magneto-orientation transitions.

Привлекательность такого магнитотеплового генератора заключается в том, что в нем происходит прямое преобразование тепловой энергии в энергию переменного электрического тока, причем эффективность генератора напрямую связана с магнитными и теплофизическими свойствами используемого в качестве рабочего тела магнитомягкого материала. В частности, рабочий материал должен обладать в окрестности точки Кюри Тc - по возможности большим скачком намагниченности, при этом магнитный фазовый переход должен происходить как можно в более узком интервале температуры. В результате, в процессе магнитного превращения в рабочем материале, помещенном, например, в катушку индуктивности, под воздействием теплового импульса за малые времена (меньше миллисекунды) высвобождается запасенная магнитная энергия, пропорциональная квадрату скачка намагниченности, которая посредством электромагнитной индукции преобразуется в переменный электрический ток. Так как изменение величины намагниченности (скачок намагниченности в окрестности точки Тc), происходящее под воздействием теплового импульса, в некоторых магнетиках, например, в таких как гадолиний, диспрозий, гольмий, а также в интерметаллических сплавах, приготовленных на их основе, может достигать весьма большой величины, то соответственно и величина ЭДС, индуцируемая в катушке, может достигать высоких значений. The attractiveness of such a magnetothermal generator is that it directly converts thermal energy into alternating electric current energy, and the generator’s efficiency is directly related to the magnetic and thermophysical properties of the soft magnetic material used as the working fluid. In particular, the working material should possess in the vicinity of the Curie point Tc - as large a magnetization jump as possible, while the magnetic phase transition should occur as narrow as possible in the temperature range. As a result, during a magnetic transformation in a working material placed, for example, in an inductor, under the influence of a thermal pulse in a short time (less than a millisecond), the stored magnetic energy is released, which is proportional to the square of the magnetization jump, which is converted into alternating electric current by means of electromagnetic induction. Since the change in the magnitude of the magnetization (a jump in the magnetization in the vicinity of the point Tc) that occurs under the influence of a heat pulse, in some magnets, for example, in gadolinium, dysprosium, holmium, as well as in intermetallic alloys prepared on their basis, it can reach a very large values, respectively, and the magnitude of the EMF induced in the coil can reach high values.

Времена магнитной релаксации в вышеуказанных магнетиках с малым содержанием посторонней примеси, как это уже было отмечено ранее, составляет величину ≤1ms, что существенно меньше реализуемых на практике времен, характерных для цикла нагрева - охлаждения рабочего тела, в связи с чем возникает реальная возможность осуществления частотной накачки, высвобождаемой в процессе фазового перехода, запасенной в катушке индуктивности магнитной энергии, с прямым ее преобразованием в переменный ток. Таким образом, можно утверждать, что если в качестве рабочего тела, рассматриваемого ниже генератора электрической энергии, использовать магнитомягкий материал, обладающий малой магнитной вязкостью, большим скачком намагниченности и узкой областью температуры, в окрестностях которой осуществляется магнитный фазовый переход, то такой генератор должен обладать высокой эффективностью и высокой удельной выходной мощностью. The magnetic relaxation times in the aforementioned magnets with a low content of foreign impurity, as noted above, are ≤1ms, which is significantly less than the practical times that are typical for the heating – cooling cycle of the working fluid, which makes it possible to realize the frequency the pump released during the phase transition stored in the inductance coil of magnetic energy, with its direct conversion to alternating current. Thus, it can be argued that if we use a soft magnetic material with a low magnetic viscosity, a large magnetization jump, and a narrow temperature region in the vicinity of which a magnetic phase transition is used as the working medium considered below the electric energy generator, then such a generator should have a high efficiency and high specific power output.

Техническим результатом изобретения является наиболее полная утилизация тепловой энергии, выделяемой в процессе работы топливных элементов, получение дополнительного количества электрической энергии, увеличение коэффициента полезного использования топлива и соответственно повышение удельной и суммарной выходной мощности электроэнергетической системы. The technical result of the invention is the most complete utilization of thermal energy released during the operation of fuel cells, obtaining additional amounts of electric energy, increasing the fuel efficiency, and accordingly increasing the specific and total output power of the electric power system.

Технический результат достигается тем, что электроэнергетическая система содержит, по меньшей мере, один блок электрохимических топливных элементов, систему хранения, подвода, отвода и распределения реагентов, каналы отвода продуктов химической реакции и блок контроля и автоматического управления, система снабжена, по крайней мере, одним преобразователем постоянного тока в переменный, выполненным на основе магнитотеплового устройства, представляющего собой симметрично разветвленную магнитную цепь, содержащую основной магнитопровод, изготовленный из магнитомягкого материала с высокой магнитной проницаемостью и трех магнитомягких сердечников с высокой намагниченностью насыщения, в два крайних из которых встроены вставки из рабочего тела, обладающего большим скачком намагниченности от температуры, малой магнитной вязкостью и узким интервалом температуры, в окрестности точки Кюри Tc, в которой этот переход осуществляется. Магнитная цепь содержит одну первичную и две вторичные обмотки, при этом на первичную обмотку возбуждения подается постоянный ток, производимый топливными элементами, а попутно вырабатываемое ими тепло попеременно переключается на упомянутые выше магнитомягкие вставки. Последние выполнены в виде плотноупакованных сборок, набранных из тонкостенных рабочих элементов, например, пластинчатого типа, с нанесенным на их поверхность трехмерным рельефом, с целью интенсификации тепломассообмена и осуществления за малые времена их попеременного нагрева - охлаждения, причем нагрев осуществляется потоком тепла, производимого топливными элементами, с последующим охлаждением рабочих вставок за счет обратного потока, например, воздуха, нагнетаемого компрессором из окружающей среды. The technical result is achieved by the fact that the electric power system contains at least one unit of electrochemical fuel cells, a system for storing, supplying, discharging and distributing reagents, channels for discharging chemical reaction products and a control and automatic control unit, the system is equipped with at least one a DC to AC converter, based on a magnetothermal device, which is a symmetrically branched magnetic circuit containing the main magnetic circuit made of magnetically soft material with high magnetic permeability and three magnetically soft cores with high saturation magnetization, in the two outermost of which are inserts from a working fluid with a large magnetization jump from temperature, low magnetic viscosity and a narrow temperature interval, in the vicinity of the Curie point Tc, in which this transition takes place. The magnetic circuit contains one primary and two secondary windings, while the primary excitation winding is supplied with direct current produced by the fuel cells, while the heat generated by them is alternately switched to the soft magnetic inserts mentioned above. The latter are made in the form of close-packed assemblies, assembled from thin-walled work elements, for example, lamellar type, with a three-dimensional relief deposited on their surface, with the aim of intensifying heat and mass transfer and performing alternating heating and cooling for short times, and heating is carried out by the heat flow generated by fuel cells , followed by cooling of the working inserts due to the reverse flow, for example, air pumped by the compressor from the environment.

Таким образом, совмещение электрохимического топливного элемента с магнитотепловой машиной в единую энергогенерирующую систему приводит к созданию нового класса электрических машин, в которых производимая топливными элементами энергия постоянного электрического тока напрямую используется для возбуждения в магнитотепловой машине магнитного поля, а попутно вырабатываемое тепло, используемое в цикле нагрева - охлаждения рабочего тела, индуцирует в цепи переменный электрический ток. Thus, the combination of an electrochemical fuel cell with a magnetothermal machine into a single energy-generating system leads to the creation of a new class of electric machines in which the direct current electric energy produced by fuel cells is directly used to excite a magnetic field in a magnetothermal machine, and the heat generated along the way, used in the heating cycle - cooling the working fluid, induces an alternating electric current in the circuit.

Ниже на фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемой электроэнергетической системы, иллюстрирующая принцип ее работы. Она объединяет электрохимический генератор, содержащий батарею топливных элементов 1, топливный резервуар 2, узел подачи топлива 3, блок отвода продуктов химической реакции 4, блок контроля и автоматического управления 5, сборник тепла 6 с магнитотепловым устройством 7, выполненным в виде симметрично разветвленной магнитной цепи, питаемой постоянным током, производимым топливными элементами. Below in Fig.1 is a schematic diagram of the proposed electric power system, illustrating the principle of its operation. It combines an electrochemical generator containing a battery of fuel cells 1, a fuel tank 2, a fuel supply unit 3, a chemical product removal unit 4, a control and automatic control unit 5, a heat collector 6 with a magnetothermal device 7 made in the form of a symmetrically branched magnetic circuit, powered by direct current produced by fuel cells.

Магнитная цепь состоит из основного магнитопровода 8, изготовленного из магнитомягкой стали, двух крайних сердечников 9 с высокой магнитной проницаемостью и намагниченностью насыщения, расположенных в цепи вторичных обмоток 10 и содержащих рабочие вставки 11, изготовленные из магнитомягкого материала и обладающие вышеуказанными магнитными свойствами, а также центрального сердечника 12 с первичной обмоткой 13, подключенной к сети постоянного тока, производимого топливными элементами 1. Магнитомягкие вставки 11 имеют длину вдоль направления магнитного потока, достаточную для практически полного размыкания магнитной цепи при их нагреве выше точки Тc, а поперечное сечение рабочего тела вставки обеспечивает короткозамкнутость магнитной цепи по мере ее охлаждения ниже Тc. Они изготовлены из тонких пластинчатых элементов 16 с нанесенными на их поверхность сферическими углублениями 17, выполненными в виде лунок, с заданным шагом и образуют плотноупакованную трехмерную решетку, соприкасаясь друг с другом посредством множества точек, образованных выпуклостями на их поверхности, как это показано на фиг.2. Нанесенный на рабочие пластины трехмерный рельеф обеспечивает существенное увеличение тепломассообмена и одновременно необходимую механическую жесткость магнитомягкой вставки, находящейся под циклическим воздействием температурного перепада и давления, оказываемого потоком теплоносителя. The magnetic circuit consists of a main magnetic circuit 8 made of soft magnetic steel, two extreme cores 9 with high magnetic permeability and saturation magnetization, located in the secondary winding circuit 10 and containing working inserts 11 made of soft magnetic material and having the above magnetic properties, as well as central core 12 with a primary winding 13 connected to a direct current network produced by fuel cells 1. Soft magnetic inserts 11 have a length along the direction magnetic flux sufficient to substantially complete opening of the magnetic circuit when heated above the Tg, and the cross section of the working insert body provides short-circuited magnetic circuit as it cools below Tc. They are made of thin plate elements 16 with spherical recesses 17 deposited on their surface, made in the form of holes, with a given step and form a close-packed three-dimensional lattice, touching each other by means of many points formed by convexities on their surface, as shown in FIG. 2. The three-dimensional relief deposited on the working plates provides a significant increase in heat and mass transfer and at the same time the necessary mechanical stiffness of the magnetically soft insert, which is under the cyclic influence of the temperature difference and pressure exerted by the coolant flow.

Электроэнергетическая система функционирует следующим образом. В исходном состоянии постоянный ток, вырабатываемый батареей топливных элементов 1, подается на первичную обмотку 13 статического магнитотеплового генератора 7, в результате чего в центральном сердечнике индуцируется магнитный поток Ф, замыкающийся посредством магнитопровода 8 через крайние сердечники 9, содержащие рабочие вставки 11, выполненные в виде вышеуказанных сборок и попеременно находящиеся в ферромагнитном состоянии. Тепловой поток, сопутствующий работе топливных элементов, из сборника тепла 6, периодически подается на правую и левую ветви магнитной цепи, содержащие упомянутые выше магнитомягкие вставки 11 и, проходя через множество параллельных каналов 13 (см. фрагмент Фиг.2), попеременно нагревает их, переводя из исходного ферромагнитного в парамагнитное состояние. Таким образом, когда тепловой поток подается на правую ветвь магнитной цепи, переводя рабочее тело соответствующей вставки 11 в парамагнитное состояние, она размыкается из-за многократного увеличения магнитного сопротивления и практически весь магнитный поток Ф замыкается через левую вставку, находящуюся в ферромагнитном состоянии, в результате чего в катушке 10 левой ветви симметрично разветвленной магнитной цепи индуцируется напряжение. Обратное движение холодного потока, например воздуха, нагнетаемого компрессором 14, питаемого от сети переменного тока, производимого магнитотепловым генератором и подаваемого с распределительного коллектора 15 попеременно на правую и левую вставки, восстанавливает магнитную проводимость правой рабочей вставки 11, в то время как тепловой поток, автоматически переключаемый с заданной частотой от правой ветви к левой, нагревает теперь уже рабочее тело левой вставки, тем самым накоротко замыкая магнитный поток через правую ветвь, индуцируя напряжение в катушке 10, принадлежащей правой ветви. Таким образом, синхронно с тактовой частотой чередования теплового потока происходит периодическое размыкание магнитного потока в правой и левой ветвях магнитной цепи, в результате чего на обмотках катушек 10 наводится ЭДС электромагнитной индукции разного знака, вследствие того, что в то время как на одной из них магнитный поток возрастает до полного своего значения Ф, на другой катушке поток в это время соответственно убывает практически до нуля. The electric power system operates as follows. In the initial state, the direct current generated by the battery of fuel cells 1 is supplied to the primary winding 13 of the static magnetothermal generator 7, as a result of which a magnetic flux Φ is induced in the central core, which closes by means of the magnetic circuit 8 through the outer cores 9 containing working inserts 11 made in the form the above assemblies and alternately in a ferromagnetic state. The heat flux accompanying the operation of the fuel cells from the heat collector 6 is periodically supplied to the right and left branches of the magnetic circuit containing the above soft magnetic inserts 11 and, passing through many parallel channels 13 (see a fragment of FIG. 2), heats them alternately, transferring from the initial ferromagnetic to the paramagnetic state. Thus, when the heat flux is supplied to the right branch of the magnetic circuit, transferring the working fluid of the corresponding insert 11 to the paramagnetic state, it opens due to a multiple increase in the magnetic resistance and almost the entire magnetic flux Φ closes through the left insert in the ferromagnetic state, as a result whereby a voltage is induced in the coil 10 of the left branch of a symmetrically branched magnetic circuit. The reverse movement of the cold stream, for example, the air pumped by the compressor 14, supplied from the alternating current network, produced by the magnetothermal generator and supplied from the distribution manifold 15 alternately to the right and left inserts, restores the magnetic conductivity of the right working insert 11, while the heat flux automatically switched from the right branch to the left one with a predetermined frequency, it heats up now the working medium of the left insert, thereby short-circuiting the magnetic flux through the right branch, inducing the voltage in the coil 10 belonging to the right branch. Thus, in synchronism with the clock frequency of the heat flux alternation, the magnetic flux is periodically opened in the right and left branches of the magnetic circuit, as a result of which EMF of a different sign is induced on the windings of the coils 10, due to the fact that while one of them has a magnetic the flow increases to its full value Ф, on another coil the flow at this time, accordingly, decreases almost to zero.

Этот системный принцип управляемого процесса совместной работы электрохимического генератора, собранного на базе топливных элементов и статической магнитотепловой машины, выполненной в виде симметрично разветвленной магнитной цепи, со встроенными в нее магнитомягкими вставками, обладающими описанными выше магнитотепловыми свойствами, может быть реализован в конструкциях произвольного масштаба и различного назначения, от портативных и мобильных до стационарных бытовых и промышленных электроэнергетических установок. This system principle of the controlled process of the joint work of an electrochemical generator assembled on the basis of fuel cells and a static magnetothermal machine, made in the form of a symmetrically branched magnetic circuit, with magnetically soft inserts embedded in it, having the magnetothermal properties described above, can be implemented in constructions of arbitrary scale and various destination, from portable and mobile to stationary household and industrial power plants.

В заключении отметим, что описанная выше магнитотепловая машина является полностью автономным источником электрической энергии в случае осуществления питания магнитной цепи постоянным магнитом (вместо центрального сердечника с первичной обмоткой устанавливается постоянный магнит) и использования для нагрева рабочих вставок природных источников тепловой энергии, например солнечного излучения. In conclusion, we note that the magneto-thermal machine described above is a completely autonomous source of electric energy in the case of supplying a magnetic circuit with a permanent magnet (a permanent magnet is installed instead of a central core with a primary winding) and using natural sources of thermal energy for heating working inserts, for example, solar radiation.

Claims (1)

Электрохимическая магнитотепловая энергогенерирующая система, содержащая, по меньшей мере, один блок электрохимических топливных элементов, топливный резервуар, узел подачи топлива, блок отвода продуктов химической реакции, сборник тепла и блок автоматического управления, отличающаяся тем, что она снабжена, по меньшей мере, одним магнитотепловым преобразователем тепловой энергии в электрическую, выполненным в виде симметричной разветвленной магнитной цепи с тремя сердечниками, изготовленными из тонких электрически изолированных листов магнитомягкого материала с высокой магнитной проницаемостью, в два крайних из которых с вторичными обмотками встроены рабочие вставки из магнитомягкого материала, обладающего большим скачком намагниченности при температуре точки Кюри и малой остаточной намагниченностью, а на первичную обмотку на центральном сердечнике подается постоянный ток для возбуждения магнитного потока в симметричной разветвленной магнитной цепи, производимый электрохимическими топливными элементами, а блок автоматического управления обеспечивает попеременную подачу попутно вырабатываемого ими теплового потока с заданной частотой на указанные рабочие вставки в цикле их нагрева до температуры точки Кюри и охлаждения до температуры ниже точки Кюри холодным потоком, нагнетаемым из окружающей среды, обеспечивая периодическое размыкание магнитного потока в крайних сердечниках, в результате чего на вторичных обмотках наводится ЭДС разного знака, причем указанные рабочие вставки выполнены в виде плотно упакованных сборок из тонких пластинчатых элементов с трехмерным рельефом на их поверхности, соприкасающихся друг с другом в точках, образованных выпуклостями трехмерного рельефа и образующих множество параллельных каналов для интенсификации теплообмена. An electrochemical magnetothermal energy generating system comprising at least one block of electrochemical fuel cells, a fuel tank, a fuel supply unit, a unit for removing chemical reaction products, a heat collector and an automatic control unit, characterized in that it is provided with at least one magnetothermal a converter of thermal energy into electrical energy, made in the form of a symmetric branched magnetic circuit with three cores made of thin electrically isolated soft magnetic material with high magnetic permeability, in the two extremes with secondary windings are embedded working inserts of soft magnetic material with a large magnetization jump at the Curie point temperature and low remanence, and a direct current is applied to the primary winding on the central core to excite magnetic flux in a symmetrical branched magnetic circuit produced by electrochemical fuel cells, and the automatic control unit provides pop Alternating supply of the heat flux generated by them at a predetermined frequency to the indicated working inserts in the cycle of their heating to the temperature of the Curie point and cooling to a temperature below the Curie point with a cold flow pumped from the environment, providing periodic opening of the magnetic flux in the outer cores, resulting in secondary windings induced EMF of different signs, and these working inserts are made in the form of tightly packed assemblies of thin plate elements with a three-dimensional relief on their surface Surfaces in contact with each other at points formed by convexities of a three-dimensional relief and forming a multitude of parallel channels for intensifying heat transfer.
RU2002108925/09A 2002-04-09 2002-04-09 Electrochemical thermomagnetic power- generating system RU2210839C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002108925/09A RU2210839C1 (en) 2002-04-09 2002-04-09 Electrochemical thermomagnetic power- generating system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002108925/09A RU2210839C1 (en) 2002-04-09 2002-04-09 Electrochemical thermomagnetic power- generating system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2210839C1 true RU2210839C1 (en) 2003-08-20
RU2002108925A RU2002108925A (en) 2004-02-10

Family

ID=29246532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002108925/09A RU2210839C1 (en) 2002-04-09 2002-04-09 Electrochemical thermomagnetic power- generating system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2210839C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010005337A1 (en) 2008-12-29 2010-01-14 Kiknadze Gennady Iraklievich Converter and an energy conversion method, a torque flow pump and a turbine
RU2626412C1 (en) * 2016-02-25 2017-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Magnet-thermal generator for space ship
RU2710118C1 (en) * 2016-10-25 2019-12-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Electrical power generator for spacecraft

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010005337A1 (en) 2008-12-29 2010-01-14 Kiknadze Gennady Iraklievich Converter and an energy conversion method, a torque flow pump and a turbine
RU2626412C1 (en) * 2016-02-25 2017-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Magnet-thermal generator for space ship
RU2710118C1 (en) * 2016-10-25 2019-12-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Electrical power generator for spacecraft

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002108925A (en) 2004-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Design, analysis, and experimental test of a segmented-rotor high-temperature superconducting flux-switching generator with stationary seal
Farrok et al. A split translator secondary stator permanent magnet linear generator for oceanic wave energy conversion
EP2143151B1 (en) Device and method for converting energy
EP2143152B1 (en) Thermomagnetic generator device and energy converting method
US8129882B2 (en) Thermoelectric generator and method of generating electricity
Sander et al. LIQHYSMES—A 48 GJ toroidal MgB2-SMES for buffering minute and second fluctuations
Zhu et al. Design and analysis of 10 MW class HTS exciting double stator direct-drive wind generator with stationary seal
CN103888027B (en) Method and device for controlling electricity generation of magnetic circuit
CA2977937A1 (en) A system and method for a power generating devise utilizing low impedance for increased electric current production and reduced consumption
RU2210839C1 (en) Electrochemical thermomagnetic power- generating system
CN103718315B (en) The active cooling of Condensation photovoltaic battery
Molla et al. Water cooled chiller based HVAC system used in a linear generator for oceanic wave energy conversion
US11522436B2 (en) Permanently magnetized enhanced generator
Curiac et al. Prospects for magnetization of large PM rotors: conclusions from a development case study
CN204206026U (en) A kind of device of magnetic circuit generating
RU2210840C1 (en) Power system
Upadhyay et al. Design and FE analysis of surface mounted permanent magnet motor/generator for high-speed modular flywheel energy storage systems
RU2626412C1 (en) Magnet-thermal generator for space ship
WO2011060627A1 (en) Curie point oscillation generation method and device thereof
RU32649U1 (en) Generator of direct conversion of thermal energy into electrical energy
Chun Exploiting waste heat from building HVAC systems via power generation
El‐Hasan Air‐cored axial flux permanent magnet generator for direct driven micro wind turbines
Ismagilov et al. High-Performance Generator for a New Generation of Aircrafts
Yu Electrical Science
CN202818063U (en) Static electromagnetic generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040410