RU2277274C1 - Method for converting chemical material energy into ac current energy - Google Patents

Method for converting chemical material energy into ac current energy Download PDF

Info

Publication number
RU2277274C1
RU2277274C1 RU2004132797/09A RU2004132797A RU2277274C1 RU 2277274 C1 RU2277274 C1 RU 2277274C1 RU 2004132797/09 A RU2004132797/09 A RU 2004132797/09A RU 2004132797 A RU2004132797 A RU 2004132797A RU 2277274 C1 RU2277274 C1 RU 2277274C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
energy
fuel
oxidizer
current
Prior art date
Application number
RU2004132797/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004132797A (en
Inventor
н Альберт Ама кович Дерем (RU)
Альберт Амаякович Деремян
Сергей Борисович Петров (RU)
Сергей Борисович Петров
Original Assignee
Альберт Амаякович Деремян
Сергей Борисович Петров
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 Альберт Амаякович Деремян, Сергей Борисович Петров filed Critical Альберт Амаякович Деремян
Priority to RU2004132797/09A priority Critical patent/RU2277274C1/en
Publication of RU2004132797A publication Critical patent/RU2004132797A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277274C1 publication Critical patent/RU2277274C1/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

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: direct conversion of chemical-to-electrical energy; power supplies.
SUBSTANCE: proposed method for generating ac electricity includes formation of symmetrical electrochemical pair of gas-penetrable inert electrodes separated by electrolyte layer (ion-exchange membrane), each operating in turn as fuel and oxidizing electrode.
EFFECT: enhanced efficiency of process, extended life.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области прямого преобразования химической энергии в электрическую и может быть использовано в источниках тока.The invention relates to the field of direct conversion of chemical energy into electrical energy and can be used in current sources.

Известен способ преобразования химической энергии вещества в электрическую (Н.В.Коровин "Электрохимические генераторы", Изд-во "Энергия", Москва, 1974, стр.5-12), при котором образуют пару химически активных электродов, разделенных слоем электролита, подают реагенты и отводят продукты реакции.A known method of converting chemical energy of a substance into electrical energy (N.V. Korovin "Electrochemical Generators", Publishing House "Energy", Moscow, 1974, pp. 5-12), in which they form a pair of chemically active electrodes separated by a layer of electrolyte, serves reagents and divert reaction products.

Недостатки известного способа заключаются в следующем.The disadvantages of this method are as follows.

Использование проводника с ионной проводимостью связано с переносом вещества электролита, его разрушением и поляризацией электродов. Другим, не менее существенным недостатком является использование окислителя и восстановителя высокой химической чистоты, так как даже незначительные примеси загрязняют топливный элемент, снижают КПД и сокращают срок его службы.The use of a conductor with ionic conductivity is associated with the transport of electrolyte material, its destruction and polarization of the electrodes. Another, no less significant drawback is the use of an oxidizing agent and a reducing agent of high chemical purity, since even minor impurities contaminate the fuel cell, reduce efficiency and shorten its service life.

В основу заявляемого изобретения положена задача создания способа преобразования энергии химического вещества в электрическую энергию, обеспечивающего повышение эффективности процесса.The basis of the claimed invention is the task of creating a method of converting the energy of a chemical substance into electrical energy, which provides an increase in the efficiency of the process.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого способа, состоит в повышении КПД процесса преобразования, значительном увеличении срока службы топливного элемента (ТЭ), снижении стоимости топлива и окислителя, в получении непосредственно в ТЭ переменного тока с возможностью его дальнейшей трансформации.The technical result that can be obtained by implementing the proposed method is to increase the efficiency of the conversion process, significantly increase the service life of the fuel cell (FC), reduce the cost of fuel and oxidizer, and obtain directly alternating current in the FC with the possibility of further transformation.

Сущность предлагаемого способа преобразования химической энергии топлива в электрическую заключается в следующем:The essence of the proposed method for converting chemical energy of fuel into electrical energy is as follows:

Образуют электрохимическую пару газопроницаемых инертных электродов, выполненных из материала с электронной проводимостью, разделенных слоем электролита, камеры окислителя и восстановителя, коммутационные соединения, систему функционального обеспечения и подают реагенты в зоны протекания электрохимических реакций, отводя продукты сгорания, поочередно меняя местами катод и анод, в результате чего поляризация электродов ускоряет ход электрохимического процесса, не оказывая на него отрицательного влияния, а ионы электролита совершают колебательные движения в объеме электролита, не сопровождающиеся переносом вещества электролита.They form an electrochemical pair of gas-permeable inert electrodes made of a material with electronic conductivity, separated by a layer of electrolyte, an oxidizer and a reducing agent chamber, switching connections, a functional support system and supplying reagents to the zones of electrochemical reactions, taking off the combustion products, alternating cathode and anode interchanges, in As a result, the polarization of the electrodes accelerates the course of the electrochemical process without exerting a negative effect on it, and the electrolyte ions make t oscillatory motion in the electrolyte volume of the electrolyte not accompanied by the transfer agent.

Способ поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема устройства для обеспечения смены полярности электродов, а на фиг.2 - график изменения тока.The method is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a diagram of a device for providing a change in the polarity of the electrodes, and figure 2 is a graph of the current.

Процессы адсорбции реагентов и реакции электрохимического горения на электродах ТЭ, выполненных из материала с электронной проводимостью, способного к разложению и ионизации как топлива, так и окислителя в равной мере, замкнутых электрической цепью на внешнюю нагрузку, ведут к появлению электрического тока в цепи, сопровождающегося снижением напряженности электрического поля между электродами. При смене реагентов на электродах (либо смене электродами камер) имеет место аналогичный процесс, но с изменением направления движения электрического тока на противоположный. Причем электролит работает бесконечно долго, так как ионы электролита совершают колебательные движения в объеме электролита, не сопровождающегося переносом вещества.The processes of adsorption of reagents and the reaction of electrochemical combustion on FC electrodes made of a material with electronic conductivity capable of decomposing and ionizing both fuel and oxidizer, equally closed by an electric circuit to an external load, lead to the appearance of an electric current in the circuit, accompanied by a decrease electric field strength between the electrodes. When changing the reagents on the electrodes (or changing the chambers by the electrodes), a similar process takes place, but with a change in the direction of the electric current in the opposite direction. Moreover, the electrolyte works indefinitely, since the electrolyte ions oscillate in the volume of the electrolyte, which is not accompanied by the transfer of matter.

Конструкцию и материалы симметричной электрохимической пары, включающей в себя два инертных газопроницаемых электрода, разделенных слоем электролита (ионообменной мембраной), коммутационные соединения, системы функционального обеспечения выбираются таким образом, чтобы отклонения максимального амплитудного значения тока в противофазах работы генератора были равны по величине либо отличались не более чем на 25%.The design and materials of a symmetric electrochemical pair, which includes two inert gas-permeable electrodes separated by an electrolyte layer (ion-exchange membrane), switching connections, and functional support systems are selected so that the deviations of the maximum amplitude current in the generator operation antiphases are equal in magnitude or do not differ more than 25%.

Схема устройства для обеспечения смены полярности электродов выполняется, например, на вращающемся роторе (фиг.1).A diagram of a device for providing a change in the polarity of the electrodes is performed, for example, on a rotating rotor (figure 1).

В качестве топлива может использоваться водород, метан и другие газообразные углеводороды, пары спиртов или жидкого углеводородного топлива, продукты неполного сгорания или газовой конверсии и т.п., а в качестве окислителя - кислород, воздух, перекись водорода и другие окислители.Hydrogen, methane and other gaseous hydrocarbons, vapors of alcohols or liquid hydrocarbon fuels, products of incomplete combustion or gas conversion, etc. can be used as fuel, and oxygen, air, hydrogen peroxide and other oxidizing agents can be used as an oxidizing agent.

Пример осуществления способа:An example implementation of the method:

Предлагаемый способ осуществляется с помощью устройства, изображенного на фиг.1.The proposed method is carried out using the device depicted in figure 1.

Ротор 1 электрохимического генератора (ЭХГ), изготовленный из диэлектрического материала и имеющий ось вращения, состоит из отдельных симметричных топливных элементов, объединенных в группы по количеству фаз коммутационными соединениями с возможностью токосъема в каждой группе, каждый из которых состоит из пластинки твердого электролита 2 с нанесенными токовыводами 3 и напыленными на нее с обеих сторон платиновыми электродами 4.The rotor 1 of an electrochemical generator (ECG), made of a dielectric material and having an axis of rotation, consists of separate symmetrical fuel cells combined into groups by the number of phases by switching connections with the possibility of current collection in each group, each of which consists of a solid electrolyte plate 2 with deposited current outputs 3 and platinum electrodes 4 deposited on it from both sides.

Статор ЭХГ состоит из камер окислителя и восстановителя (в зонах по количеству фаз), зон стабилизации и системы функционального обеспечения.The ECG stator consists of oxidizer and reducing agent chambers (in zones according to the number of phases), stabilization zones, and a functional support system.

При подаче реагентов на электроды в зоне 1 протекает реакция электрохимического горения с токосъемом наиболее активной составляющей (фиг.2) (зона 1А) и со стабилизацией продуктов реакции при разомкнутой внешней цепи (зона 1Б). При входе этой группы электродов в зону 2 имеет место аналогичный процесс, но с изменением направления движения электрического тока на противоположный.When reagents are supplied to the electrodes in zone 1, an electrochemical combustion reaction takes place with the current collector of the most active component (Fig. 2) (zone 1A) and with stabilization of the reaction products with an open external circuit (zone 1B). At the entrance of this group of electrodes to zone 2, a similar process takes place, but with a change in the direction of movement of the electric current to the opposite.

Преимуществом заявляемого способа является возможность получения переменного электрического тока непосредственно в ТЭ, значительного увеличения срока службы и использование реагентов низкой химической чистоты.The advantage of the proposed method is the ability to obtain an alternating electric current directly in the fuel cell, a significant increase in the service life and the use of reagents of low chemical purity.

Claims (1)

Способ преобразования энергии топлива и окислителя в энергию переменного электрического тока в электрохимическом генераторе, состоящем из ротора и статора, при котором симметричные топливные элементы, каждый из которых состоит из твердого электролита с токовыводами и электродами, объединяют в группы и размещают на роторе, а на статоре размещают камеры окислителя и восстановителя, системы функционального обеспечения, отличающийся тем, что каждый электрод выполнен из активного материала, способного к разложению и ионизации как топлива, так и окислителя, а электроды поочередно выполняют функции топливного и окислительного электродов при смене реагентов на электродах за счет их вращения.A method of converting the energy of fuel and oxidizer into energy of alternating electric current in an electrochemical generator consisting of a rotor and a stator, in which symmetrical fuel cells, each of which consists of a solid electrolyte with current leads and electrodes, are combined into groups and placed on the rotor, and on the stator place the oxidizer and reducing agent chambers, functional support systems, characterized in that each electrode is made of an active material capable of decomposition and ionization as fuel, and oxidizer, and the electrodes alternately perform the functions of the fuel and oxidation electrodes when changing reagents on the electrodes due to their rotation.
RU2004132797/09A 2004-11-10 2004-11-10 Method for converting chemical material energy into ac current energy RU2277274C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132797/09A RU2277274C1 (en) 2004-11-10 2004-11-10 Method for converting chemical material energy into ac current energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132797/09A RU2277274C1 (en) 2004-11-10 2004-11-10 Method for converting chemical material energy into ac current energy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004132797A RU2004132797A (en) 2006-04-20
RU2277274C1 true RU2277274C1 (en) 2006-05-27

Family

ID=36607784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004132797/09A RU2277274C1 (en) 2004-11-10 2004-11-10 Method for converting chemical material energy into ac current energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277274C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004132797A (en) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ding et al. Electrochemical neutralization energy: from concept to devices
Srinivasan Fuel cells: from fundamentals to applications
SU676189A3 (en) Device for using solar energy
US20040203166A1 (en) Electrolysis apparatus and method utilizing at least one coiled electrode
US9096939B2 (en) Electrolysis transistor
US9269968B2 (en) Methods and devices for generating electricity from a fuel and an oxidant using a capacitor
Yan et al. High-voltage aqueous redox flow batteries enabled by catalyzed water dissociation and acid–base neutralization in bipolar membranes
TWI226718B (en) Fuel cells using plasma
RU2277274C1 (en) Method for converting chemical material energy into ac current energy
US3337369A (en) Non-porous diffusion membrane fuel cell
US3316167A (en) Multi-cell reactor in series
JPH10208757A (en) Fuel cell generating set
KR840004616A (en) Improved dual layer energy storage
Mogensen et al. Fuel cells-familiar principles for electricity generation
Rodríguez-Castellanos et al. Solar-hydrogen-fuel cell prototype as a source of renewable energy generation
Pekhota et al. Russian federal hydrogen energy program
RU2312431C1 (en) Electrochemical generator converting chemical material energy into ac power
CN108199063A (en) A kind of alkali anion membrane cell
RU2079934C1 (en) Method of generation of electric power
CN109797401A (en) A kind of electrolytic method
Singh et al. Water as A Fuel
Lehman-Chong et al. Improving the Selectivity of High Temperature Electrochemical Ammonia Synthesis Using Solid Oxide Proton Conducting Electrolytes
WO2023043302A1 (en) Method of activating fuel cells
US20110236776A1 (en) Fuel cell system suitable for organic fuels and a method of operation of the same
CN115243801A (en) Steam concentration energy converter

Legal Events

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

Effective date: 20111111