RU2298262C1 - Method for electrochemical current generation, fuel cell, fuel-cell group, and method for producing hydrogen-containing gas for this group - Google Patents

Method for electrochemical current generation, fuel cell, fuel-cell group, and method for producing hydrogen-containing gas for this group Download PDF

Info

Publication number
RU2298262C1
RU2298262C1 RU2005133543/09A RU2005133543A RU2298262C1 RU 2298262 C1 RU2298262 C1 RU 2298262C1 RU 2005133543/09 A RU2005133543/09 A RU 2005133543/09A RU 2005133543 A RU2005133543 A RU 2005133543A RU 2298262 C1 RU2298262 C1 RU 2298262C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ammonia
containing gas
hydrogen
gas
fuel cell
Prior art date
Application number
RU2005133543/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Анатольевич Ермаков (RU)
Сергей Анатольевич Ермаков
Original Assignee
Сергей Анатольевич Ермаков
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 Сергей Анатольевич Ермаков filed Critical Сергей Анатольевич Ермаков
Priority to RU2005133543/09A priority Critical patent/RU2298262C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2298262C1 publication Critical patent/RU2298262C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: electrolyte used for proposed fuel cell that can be employed in miscellaneous electrified installations, for instance vehicles, or as stand-by power supply, is melt or solution incorporating high concentration of ammonium ions; ammonia content in fuel-cell anode region is maintained at high level and its content in cathode region, at low level by transferring ammonia from cathode region to anode region by means of special-purpose device in the form of absorption plant. Hydrogen-containing gas is preferably produced for fuel cell by thermal or catalytic decomposition of ammonia.
EFFECT: reduced dependence of electrolyte characteristics on carbon dioxide content of hydrogen- or oxygen-containing gas; enhanced potential of fuel cell.
12 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к топливным элементам, используемым в энергоустановках различного назначения, например на транспортных средствах, или в качестве аварийного источника энергоснабжения.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to fuel cells used in power plants for various purposes, for example in vehicles, or as an emergency source of power supply.

Известен способ электрохимического получения тока при помощи топливного элемента, содержащего один или несколько газодиффузионных анодов, через которые пропускают водородсодержащий газ, один или несколько газодиффузионных катодов, через которые пропускают кислородсодержащий газ, и электролит, расположенный между парами электродов, в котором в качестве электролита применяют раствор щелочи, и топливный элемент на его основе.A known method of electrochemical generation of current using a fuel cell containing one or more gas diffusion anodes through which a hydrogen-containing gas is passed, one or more gas diffusion cathodes through which an oxygen-containing gas is passed, and an electrolyte located between pairs of electrodes in which a solution is used as an electrolyte alkalis, and a fuel cell based on it.

В процессе генерации тока, на аноде, на границе трех фаз, происходит электрохимическая реакцияIn the process of generating current, at the anode, at the boundary of three phases, an electrochemical reaction occurs

H2+2OH-=2H2O+2e-,H 2 + 2OH - = 2H 2 O + 2e - ,

в результате которой в анодной зоне снижается концентрация гидроксильных ионов как за счет электрохимической реакции, так и за счет разбавления раствора, находящегося на границе трех фаз, образующейся водой. Гидроксильные ионы мигрируют в анодную зону из катодной зоны через объем электролита, частично компенсируя изменение концентрации, однако при высоких плотностях вырабатываемого тока скорость миграции недостаточна, что приводит к снижению потенциала топливного элемента за счет концентрационной поляризации.as a result of which the concentration of hydroxyl ions in the anode zone decreases both due to the electrochemical reaction and due to the dilution of the solution located at the boundary of the three phases formed by water. Hydroxyl ions migrate to the anode zone from the cathode zone through the volume of the electrolyte, partially compensating for the change in concentration, however, at high densities of the generated current, the migration rate is insufficient, which leads to a decrease in the fuel cell potential due to concentration polarization.

На катоде происходит электрохимическая реакцияAn electrochemical reaction occurs at the cathode.

1/2O2+2Н2O+2е-=20Н-,1 / 2O 2 + 2H 2 O + 2e - = 20H - ,

в результате которой в катодной зоне повышается концентрация гидроксильных ионов, что приводит к аналогичному результату, снижающему потенциал топливного элемента.as a result of which the concentration of hydroxyl ions increases in the cathode region, which leads to a similar result, which reduces the potential of the fuel cell.

Недостатком данного способа также является то, что при использовании атмосферного воздуха в качестве кислородсодержащего газа, происходит поглощение электролитом углекислого газа, что приводит к необратимому изменению характеристик электролита. Такое же изменение свойств электролита происходит при наличии углекислого газа в водородсодержащем газе ("Шаги к сверхлегкой энергетике", Комаров С.М., "Химия и Жизнь", 2004, №1, с 9-14).The disadvantage of this method is that when using atmospheric air as an oxygen-containing gas, the absorption of carbon dioxide by the electrolyte occurs, which leads to an irreversible change in the characteristics of the electrolyte. The same change in the properties of the electrolyte occurs in the presence of carbon dioxide in a hydrogen-containing gas (Steps to Ultralight Energy, Komarov SM, Chemistry and Life, 2004, No. 1, pp. 9-14).

Целью изобретения является снижение зависимости рабочих характеристик электролита от содержания углекислого газа в водородсодержащем или кислородсодержащем газе, а также повышение потенциала топливного элемента.The aim of the invention is to reduce the dependence of the performance of the electrolyte on the carbon dioxide content in the hydrogen-containing or oxygen-containing gas, as well as increasing the potential of the fuel cell.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве электролита применяют расплав или раствор, содержащий высокую концентрацию ионов аммония; содержание аммиака в анодной зоне топливного элемента поддерживают на высоком уровне, а содержание аммиака в катодной зоне поддерживают на низком уровне путем удаления аммиака из катодной зоны в анодную зону при помощи специализированного устройства.This goal is achieved in that a melt or solution containing a high concentration of ammonium ions is used as the electrolyte; the ammonia content in the anode zone of the fuel cell is kept high, and the ammonia content in the cathode zone is kept low by removing ammonia from the cathode zone to the anode zone using a specialized device.

В качестве специализированного устройства предпочтительно применяют абсорбционную установку.As a specialized device, an absorption unit is preferably used.

Предпочтительно водородсодержащий газ для топливного элемента получают путем частичного термического или каталитического разложения аммиака.Preferably, a hydrogen-containing gas for a fuel cell is obtained by partial thermal or catalytic decomposition of ammonia.

Предпочтительно аммиак получают путем термического разложения аммиаксодержащих веществ, например раствора нашатырного спирта или карбоната аммония.Preferably, ammonia is obtained by thermal decomposition of ammonia-containing substances, for example a solution of ammonia or ammonium carbonate.

Использование заявленного изобретения позволит получить следующий технический результат.Using the claimed invention will allow to obtain the following technical result.

Способ позволит применить известные конструкции электролитических ячеек, разработанные для щелочных топливных элементов, для выработки электроэнергии с использованием газовых смесей, содержащих углекислый газ.The method will allow the use of known electrolytic cell designs designed for alkaline fuel cells to generate electricity using gas mixtures containing carbon dioxide.

Способ позволит применить в качестве топлива для топливного элемента жидкий аммиак или аммиаксодержащие соединения, например раствор аммиака или раствор карбоната аммония.The method will make it possible to use liquid ammonia or ammonia-containing compounds as a fuel for a fuel cell, for example, an ammonia solution or a solution of ammonium carbonate.

Способ позволит повысить потенциал топливного элемента за счет принудительного создания градиента концентрации аммиака между катодными и анодными зонами топливного элемента.The method will increase the potential of the fuel cell due to the forced creation of a gradient of the concentration of ammonia between the cathode and anode zones of the fuel cell.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема системы топливного элемента, использующего в качестве топлива чистый водород, а в качестве кислородсодержащего газа чистый кислород; на фиг.2 показана схема системы топливного элемента, использующего в качестве топлива раствор карбоната аммония, а в качестве кислородсодержащего газа воздух.The invention is illustrated in the drawing, where Fig.1 shows a diagram of a fuel cell system using pure hydrogen as fuel and pure oxygen as an oxygen-containing gas; figure 2 shows a diagram of a fuel cell system using a solution of ammonium carbonate as fuel, and air as an oxygen-containing gas.

Система топливного элемента, изображенного на фиг.1, состоит из электрохимической ячейки, содержащей пористый токосъемник 1, пористый водородный электрод 2, пористую асбестовую матрицу 3, пропитанную раствором или расплавом электролита, пористый кислородный электрод 4 и пористый токосъемник 5, и из системы подвода и очистки газов, содержащей воздуходувные устройства 11 и 12, абсорберы 13 и 14, десорбер 15, насос 16 и охладитель 17. В систему подают кислород 6, водород 7, из системы удаляют кислородную продувку 8, водородную продувку 9 и воду 10.The fuel cell system of FIG. 1 consists of an electrochemical cell containing a porous current collector 1, a porous hydrogen electrode 2, a porous asbestos matrix 3 impregnated with a solution or molten electrolyte, a porous oxygen electrode 4 and a porous current collector 5, and from a supply system and purification of gases containing blower devices 11 and 12, absorbers 13 and 14, stripper 15, pump 16 and cooler 17. Oxygen 6, hydrogen 7 are supplied to the system, oxygen purge 8, hydrogen purge 9 and water 10 are removed from the system.

Реализацию способа осуществляют следующим образом.The implementation of the method is as follows.

Через пористый токосъемник 1 при помощи воздуходувного устройства 11 осуществляют циркуляцию газа, содержащего водород и пары аммиака.Through a porous current collector 1 using a blower device 11 circulate a gas containing hydrogen and ammonia vapor.

Через пористый токосъемник 5 при помощи воздуходувного устройства 12 осуществляют циркуляцию газа, содержащего кислород и пары аммиака.Through a porous current collector 5 using a blower device 12 circulate a gas containing oxygen and ammonia vapor.

При этом на пористом водородном электроде (на аноде) происходит электрохимическая реакцияIn this case, an electrochemical reaction occurs on a porous hydrogen electrode (on the anode)

H2+2NH3=2NH4 ++2e-,H 2 + 2NH 3 = 2NH 4 + + 2e - ,

в результате которой в водородсодержащем газе снижается парциальное давление водорода и аммиака и увеличивается содержание ионов аммония в электролите.as a result of which the partial pressure of hydrogen and ammonia decreases in a hydrogen-containing gas and the content of ammonium ions in the electrolyte increases.

Образовавшиеся ионы аммония под действием электростатического поля и за счет градиента концентрации мигрируют через объем электролита, заполняющего пористую асбестовую матрицу 3, к пористому кислородному электроду (к катоду).The resulting ammonium ions under the influence of an electrostatic field and due to the concentration gradient migrate through the volume of the electrolyte filling the porous asbestos matrix 3 to the porous oxygen electrode (to the cathode).

На катоде происходит электрохимическая реакцияAn electrochemical reaction occurs at the cathode.

1/2O2+2NH4 ++2е-=2NH3+Н2О,1 / 2O 2 + 2NH 4 + + 2е - = 2NH 3 + Н 2 О,

в результате которой в кислородсодержащем газе повышается парциальное давление аммиака и воды и снижается парциальное давление кислорода. В электролите снижается содержание ионов аммония.as a result of which the partial pressure of ammonia and water increases in an oxygen-containing gas and the partial pressure of oxygen decreases. In the electrolyte, the content of ammonium ions decreases.

Электрохимический потенциал, возникающий между анодом и катодом, используют для выработки электрического тока (для перемещения электронов из токосъемника 1 к токосъемнику 5 через полезную нагрузку).The electrochemical potential arising between the anode and cathode is used to generate an electric current (for moving electrons from current collector 1 to current collector 5 through the payload).

Из-за изменения состава циркулирующих газов происходит снижение электрического потенциала. Для его повышения в кислородсодержащий газ добавляют кислород и удаляют аммиак и водяные пары. В водородсодержащий газ добавляют водород и пары аммиака.Due to changes in the composition of the circulating gases, a decrease in the electric potential occurs. To increase it, oxygen is added to the oxygen-containing gas and ammonia and water vapor are removed. Hydrogen and ammonia vapors are added to the hydrogen-containing gas.

Кислород 6 добавляют непосредственно в циркулирующий кислородсодержащий газ.Oxygen 6 is added directly to the circulating oxygen-containing gas.

Водород 7 добавляют непосредственно в циркулирующий водородсодержащий газ.Hydrogen 7 is added directly to the circulating hydrogen-containing gas.

Удаление аммиака и водяных паров из циркулирующего кислородсодержащего газа осуществляют в абсорбере 14, для чего в его верхнюю часть подают охлажденную воду, которая поглощает аммиак и избыточные водяные пары из кислородсодержащего газа.The removal of ammonia and water vapor from the circulating oxygen-containing gas is carried out in the absorber 14, for which chilled water is supplied to its upper part, which absorbs ammonia and excess water vapor from the oxygen-containing gas.

Образовавшийся в абсорбере 14 водный раствор аммиака подают в десорбер 15, в котором его разделяют на воду и пары аммиака. Аммиак из десорбера 15 подают в циркулирующий водородсодержащий газ, повышая в нем парциальное давление паров аммиака, а воду 10 при помощи насоса 16 частично удаляют из системы, а частично охлаждают в охладителе 17 и подают в абсорберы 13 и 14 для поглощения аммиака.The aqueous ammonia formed in the absorber 14 is fed to the stripper 15, in which it is separated into water and ammonia vapors. Ammonia from stripper 15 is fed into a circulating hydrogen-containing gas, increasing the partial pressure of ammonia vapor in it, and water 10 is partially removed from the system using pump 16 and partially cooled in cooler 17 and fed to absorbers 13 and 14 to absorb ammonia.

Так как исходные водород и кислород содержат примеси других газов, посторонние газы постепенно накапливаются в циркулирующих рабочих газах, снижая парциальное давление водорода и кислорода и понижая электрический потенциал топливного элемента.Since the initial hydrogen and oxygen contain impurities of other gases, extraneous gases gradually accumulate in the circulating working gases, reducing the partial pressure of hydrogen and oxygen and lowering the electric potential of the fuel cell.

Для снижения концентрации посторонних газов в циркулирующем водородсодержащем газе производят периодическую или непрерывную отдувку водородсодержащего газа 9. Так как в циркулирующем водородсодержащем газе поддерживается высокая концентрация аммиака, перед удалением водородную продувку пропускают через абсорбер 13, в котором аммиак поглощают и возвращают в систему топливного элемента.To reduce the concentration of extraneous gases in the circulating hydrogen-containing gas, a hydrogen-containing gas 9 is periodically or continuously blown off. Since a high concentration of ammonia is maintained in the circulating hydrogen-containing gas, the hydrogen purge is passed through an absorber 13 before removal, in which ammonia is absorbed and returned to the fuel cell system.

Для снижения концентрации посторонних газов в циркулирующем кислородсодержащем газе, производят периодическую или непрерывную отдувку кислородсодержащего газа 8. Для снижения количества удаляемого из системы аммиака кислородную отдувку осуществляют после абсорбера 14.To reduce the concentration of extraneous gases in the circulating oxygen-containing gas, periodic or continuous blowing of the oxygen-containing gas is carried out 8. To reduce the amount of ammonia removed from the system, oxygen blowing is carried out after the absorber 14.

Система топливного элемента, изображенного на фиг.2, состоит из электрохимической ячейки, содержащей пористый токосъемник 1, пористый водородный электрод 2, пористую асбестовую матрицу 3, пропитанную раствором или расплавом электролита, пористый кислородный электрод 4 и пористый токосъемник 5, и из системы подготовки и очистки газов, содержащей емкость 18 с раствором карбоната аммония, насос 19, десорбер 20, реактор-охладитель 21 и реакторно-теплообменный блок, который условно можно разделить на теплообменные зоны 22, 24 и реакторную зону 23. В систему подают воздух 25, раствор карбоната аммония 26, из системы удаляют воду 10 и газовую смесь 27.The fuel cell system shown in FIG. 2 consists of an electrochemical cell containing a porous current collector 1, a porous hydrogen electrode 2, a porous asbestos matrix 3 impregnated with a solution or molten electrolyte, a porous oxygen electrode 4 and a porous current collector 5, and from a preparation system and purification of gases containing a tank 18 with a solution of ammonium carbonate, a pump 19, a stripper 20, a reactor cooler 21 and a reactor-heat exchange unit, which can conditionally be divided into heat-exchange zones 22, 24 and reactor zone 23. In the system he is supplied with air 25, a solution of ammonium carbonate 26, water 10 and a gas mixture 27 are removed from the system.

Реализацию способа осуществляют следующим образом.The implementation of the method is as follows.

Раствор карбоната аммония 26 из емкости 18 насосом 19 подают в десорбер 20. В десорбере 20 происходит разделение раствора на газовую смесь, содержащую аммиак, водяные пары и углекислый газ, и на воду 10, которую удаляют из системы. Газовую смесь из десорбера 20 подают в реакторно-теплообменный блок, в котором газовая смесь проходит по трубке, заполненной катализатором. В теплообменной зоне 24 осуществляется нагрев газовой смеси, в реакторной зоне 23 происходит каталитическое разложение части аммиака, содержащегося в газовой смеси, на азот и водород по реакции;A solution of ammonium carbonate 26 from the tank 18 is pumped into the stripper 20 by a pump 19. In the stripper 20, the solution is divided into a gas mixture containing ammonia, water vapor and carbon dioxide, and water 10, which is removed from the system. The gas mixture from stripper 20 is fed to the reactor-heat exchange unit, in which the gas mixture passes through a tube filled with catalyst. In the heat exchange zone 24, the gas mixture is heated; in the reactor zone 23, a part of the ammonia contained in the gas mixture is catalytically decomposed into nitrogen and hydrogen by reaction;

2NH3=N2+3H2 2NH 3 = N 2 + 3H 2

Газовая смесь, содержащая водород, азот, аммиак, углекислый газ и небольшое количество водяных паров, охлаждается в теплообменной зоне 22 и поступает в пористый токосъемник 1 топливного элемента.The gas mixture containing hydrogen, nitrogen, ammonia, carbon dioxide and a small amount of water vapor is cooled in the heat exchange zone 22 and enters the porous current collector 1 of the fuel cell.

Проходя по токосъемнику, газовая смесь контактирует с водородным электродом 2. При этом на пористом водородном электроде (на аноде) происходит электрохимическая реакцияPassing through the current collector, the gas mixture contacts the hydrogen electrode 2. In this case, an electrochemical reaction occurs on the porous hydrogen electrode (on the anode)

H2+2NH3=2NH4 ++2e-,H 2 + 2NH 3 = 2NH 4 + + 2e - ,

в результате которой в проходящем через токосъемник водородсодержащем газе снижается парциальное давление водорода и аммиака и увеличивается содержание ионов аммония в электролите.As a result of which, in the hydrogen-containing gas passing through the current collector, the partial pressure of hydrogen and ammonia decreases and the content of ammonium ions in the electrolyte increases.

Образовавшиеся ионы аммония под действием электростатического поля и за счет градиента концентрации мигрируют через объем электролита, заполняющего пористую асбестовую матрицу 3, к пористому кислородному электроду (к катоду).The resulting ammonium ions under the influence of an electrostatic field and due to the concentration gradient migrate through the volume of the electrolyte filling the porous asbestos matrix 3 to the porous oxygen electrode (to the cathode).

В токосъемник 5 подают воздух 25. Проходя по токосъемнику, воздух контактирует с кислородным электродом 4. При этом на пористом кислородном электроде (на катоде) происходит электрохимическая реакцияAir 25 is supplied to the current collector 5. Passing through the current collector, the air contacts the oxygen electrode 4. An electrochemical reaction occurs on the porous oxygen electrode (on the cathode)

1/2O2+2NH4 ++2е-=2NH3+H2O,1 / 2O 2 + 2NH 4 + + 2е - = 2NH 3 + H 2 O,

в результате которой в проходящем через токосъемник воздухе повышается парциальное давление аммиака и воды, и снижается парциальное давление кислорода. В электролите снижается содержание ионов аммония.as a result of which the partial pressure of ammonia and water increases in the air passing through the current collector, and the partial pressure of oxygen decreases. In the electrolyte, the content of ammonium ions decreases.

Электрохимический потенциал, возникающий между анодом и катодом, используют для выработки электрического тока (для перемещения электронов из токосъемника 1 к токосъемнику 5 через полезную нагрузку).The electrochemical potential arising between the anode and cathode is used to generate an electric current (for moving electrons from current collector 1 to current collector 5 through the payload).

Выходящие из токосъемников 1 и 5 газы смешивают в реакторе-охладителе 21, в котором происходит конденсация водяных паров и взаимодействие аммиака с углекислым газом с образованием карбоната или бикарбоната аммония. Раствор карбонатов аммония из реактора-охладителя 21 возвращают в емкость 18, а газовую смесь, содержащую азот, остаточный углекислый газ, остаточный кислород, остаточный водород и небольшую долю аммиака и водяных паров, подают в реакторно-теплообменный блок, в котором газовая смесь проходит по трубке, заполненной катализатором. В теплообменной зоне 22 осуществляется нагрев газовой смеси, в реакторной зоне 23 происходит каталитическое окисление остаточных аммиака и водорода с образованием азота и паров воды и с выделением теплоты. Газовая смесь 27, содержащая азот, остаточный углекислый газ, остаточный кислород и пары воды, охлаждается в теплообменной зоне 24 и удаляется, а полученная при окислении теплота затрачивается на каталитическое разложение аммиака в исходной смеси.The gases leaving the current collectors 1 and 5 are mixed in a cooler reactor 21, in which water vapor is condensed and ammonia reacts with carbon dioxide to form ammonium carbonate or bicarbonate. The solution of ammonium carbonates from the cooler reactor 21 is returned to the tank 18, and the gas mixture containing nitrogen, residual carbon dioxide, residual oxygen, residual hydrogen and a small fraction of ammonia and water vapor is fed into the reactor-heat exchange unit, in which the gas mixture passes through catalyst filled tube. In the heat exchange zone 22, the gas mixture is heated, in the reactor zone 23, the catalytic oxidation of residual ammonia and hydrogen occurs with the formation of nitrogen and water vapor and with the release of heat. The gas mixture 27 containing nitrogen, residual carbon dioxide, residual oxygen and water vapor is cooled in the heat exchange zone 24 and removed, and the heat obtained during oxidation is expended in the catalytic decomposition of ammonia in the initial mixture.

Claims (12)

1. Способ электрохимического получения тока при помощи топливного элемента, содержащего один или несколько газодиффузионных анодов, через которые проходит водородсодержащий газ, один или несколько газодиффузионных катодов, через которые проходит кислородсодержащий газ, и электролит, расположенный между парами электродов, отличающийся тем, что водородсодержащий газ обогащают аммиаком, а в качестве электролита применяют раствор или расплав, содержащий соли аммония.1. The method of electrochemical generation of current using a fuel cell containing one or more gas diffusion anodes through which a hydrogen-containing gas passes, one or more gas diffusion cathodes through which an oxygen-containing gas passes, and an electrolyte located between the pairs of electrodes, characterized in that the hydrogen-containing gas enriched with ammonia, and a solution or melt containing ammonium salts is used as the electrolyte. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из кислородсодержащего газа, выходящего из газодиффузных катодов, удаляют аммиак, который затем возвращают в водородсодержащий газ.2. The method according to claim 1, characterized in that ammonia is removed from the oxygen-containing gas leaving the gas diffusion cathodes, which is then returned to the hydrogen-containing gas. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что удаление аммиака из кислородсодержащего газа и подачу аммиака в водородсодержащий газ осуществляют при помощи абсорбционно-десорбционной установки.3. The method according to claim 2, characterized in that the removal of ammonia from the oxygen-containing gas and the supply of ammonia to the hydrogen-containing gas is carried out using an absorption-desorption unit. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что кислородсодержащий газ, выходящий из газодиффузных катодов, смешивают с водородсодержащим газом с высоким содержанием углекислого газа, выходящим из газодиффузных анодов, смесь охлаждают, удаляют образовавшийся раствор карбонатов аммония, после чего образовавшуюся газовую смесь подают в термокаталитический реактор, а раствор карбоната аммония разделяют на воду и на газовую смесь, состоящую из аммиака и углекислого газа, которую используют для получения водородсодержащего газа или подают в водородсодержащий газ.4. The method according to claim 2, characterized in that the oxygen-containing gas leaving the gas diffusion cathodes is mixed with a hydrogen-containing gas with a high carbon dioxide content coming out of the gas diffusion anodes, the mixture is cooled, the resulting solution of ammonium carbonates is removed, and then the resulting gas mixture is fed into a thermocatalytic reactor, and the ammonium carbonate solution is separated into water and into a gas mixture consisting of ammonia and carbon dioxide, which is used to produce a hydrogen-containing gas or fed into hydrogen scored gas. 5. Способ получения водородсодержащего газа для способа по п,1, отличающийся тем, что водородсодержащий газ получают путем частичного термического и/или каталитического разложения аммиака.5. A method of producing a hydrogen-containing gas for the method according to claim 1, characterized in that the hydrogen-containing gas is obtained by partial thermal and / or catalytic decomposition of ammonia. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что аммиак получают путем нагрева аммиаксодержащего соединения.6. The method according to claim 5, characterized in that ammonia is obtained by heating an ammonia-containing compound. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве аммиаксодержащего соединения применяют карбонат или бикарбонат аммония.7. The method according to claim 6, characterized in that as an ammonia-containing compound, ammonium carbonate or bicarbonate is used. 8. Топливный элемент, содержащий один или несколько газодиффузионных анодов, через которые проходит водородсодержащий газ, один или несколько газодиффузионных катодов, через которые проходит кислородсодержащий газ, и электролит, расположенный между парами электродов, отличающийся тем, что электролит содержит ионы аммония, а водородсодержащий газ содержит аммиак.8. A fuel cell containing one or more gas diffusion anodes through which a hydrogen-containing gas passes, one or more gas diffusion cathodes through which an oxygen-containing gas passes, and an electrolyte located between the pairs of electrodes, characterized in that the electrolyte contains ammonium ions and the hydrogen-containing gas contains ammonia. 9. Топливный элемент по п.8, отличающийся тем, что в качестве водородсодержащего газа или в качестве одного из его компонентов применены продукты термического или каталитического разложения аммиака.9. The fuel cell according to claim 8, characterized in that the products of thermal or catalytic decomposition of ammonia are used as a hydrogen-containing gas or as one of its components. 10. Топливный элемент по п.9, отличающийся тем, что в качестве источника для получения водородсодержащего газа применен карбонат или бикарбонат аммония.10. The fuel cell according to claim 9, characterized in that ammonium carbonate or bicarbonate is used as a source for producing a hydrogen-containing gas. 11. Система топливного элемента, содержащая топливный элемент по п.8, отличающаяся тем, что система содержит устройство для получения аммиаксодержащего газа, устройство для термического и/или каталитического разложения части аммиака в аммиаксодержащем газе на азотоводородную смесь, устройство подачи образовавшейся водородсодержащей смеси в газодиффузные аноды, устройство подачи кислородсодержащего газа в газодиффузные катоды к устройство удаления аммиака из кислородсодержащего газа, выходящего из газодиффузных катодов.11. A fuel cell system comprising a fuel cell according to claim 8, characterized in that the system comprises a device for producing an ammonia-containing gas, a device for thermally and / or catalytically decomposing a part of ammonia in an ammonia-containing gas into a nitrogen-hydrogen mixture, a device for supplying the resulting hydrogen-containing mixture to gas diffusion anodes, a device for supplying oxygen-containing gas to gas diffusion cathodes to a device for removing ammonia from oxygen-containing gas leaving the gas diffusion cathodes. 12. Система топливного элемента по п.11, отличающаяся тем, что система содержит устройство для термического и/или каталитического окисления горючих газов, содержащих в удаляемых из системы топливного элемента газовых смесях.12. The fuel cell system according to claim 11, characterized in that the system comprises a device for thermal and / or catalytic oxidation of combustible gases containing gas mixtures in the gas mixtures removed from the fuel cell system.
RU2005133543/09A 2005-10-24 2005-10-24 Method for electrochemical current generation, fuel cell, fuel-cell group, and method for producing hydrogen-containing gas for this group RU2298262C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133543/09A RU2298262C1 (en) 2005-10-24 2005-10-24 Method for electrochemical current generation, fuel cell, fuel-cell group, and method for producing hydrogen-containing gas for this group

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133543/09A RU2298262C1 (en) 2005-10-24 2005-10-24 Method for electrochemical current generation, fuel cell, fuel-cell group, and method for producing hydrogen-containing gas for this group

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2298262C1 true RU2298262C1 (en) 2007-04-27

Family

ID=38107039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005133543/09A RU2298262C1 (en) 2005-10-24 2005-10-24 Method for electrochemical current generation, fuel cell, fuel-cell group, and method for producing hydrogen-containing gas for this group

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2298262C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489196C1 (en) * 2012-02-17 2013-08-10 Сергей Анатольевич Ермаков Device for cleaning air in quarter and industrial rooms from alkaline gas-phase impurities
RU2494790C1 (en) * 2012-02-17 2013-10-10 Сергей Анатольевич Ермаков Device for cleaning air in quarter and industrial rooms from harmful impurities

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489196C1 (en) * 2012-02-17 2013-08-10 Сергей Анатольевич Ермаков Device for cleaning air in quarter and industrial rooms from alkaline gas-phase impurities
RU2494790C1 (en) * 2012-02-17 2013-10-10 Сергей Анатольевич Ермаков Device for cleaning air in quarter and industrial rooms from harmful impurities

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2688841B1 (en) Ammonia synthesis using lithium ion conductive membrane
CN1315222C (en) Direct antifreeze cooled fuel cell power plant
US3615839A (en) Fuel cell system with recycle stream
US10730010B2 (en) Device and method for purifying sulfur dioxide and nitrogen oxide in flue gas
KR101992798B1 (en) Energy storage using REP with engine
JPS6122036B2 (en)
US4810596A (en) Sulfuric acid thermoelectrochemical system and method
US5208113A (en) Power generation method using molten carbonate fuel cells
EP0595101A1 (en) Thermoelectrochemical current generator comprising lewis acid catholyte and lewis base anolyte and liquid metal electrodes
CN102448876B (en) The concentrated method of dilute sulphuric acid and the equipment of concentrated dilute sulphuric acid
US4738760A (en) Electrochemical separation of oxygen
US4908113A (en) Apparatus for the electrochemical separation of oxygen
RU2298262C1 (en) Method for electrochemical current generation, fuel cell, fuel-cell group, and method for producing hydrogen-containing gas for this group
EP0520469B1 (en) Phosphoric acid fuel cell
WO2024169042A1 (en) System and method for boiler flue gas desulfurization and carbon dioxide resource utilization
US3655547A (en) Electrochemical cell having a bipolar electrode
US4859296A (en) Electrochemical separation of oxygen
JP4100479B2 (en) Carbon dioxide decomposition method
US20240229256A9 (en) Electrolyser device and method for carbon dioxide reduction
RU2342742C1 (en) Device meant for removing carbon dioxide from air used for fuel cell
JPS581617B2 (en) Water↓-hydrogen isotope exchange reactor with economizer
US3783028A (en) Fuel cell and apparatus for water removal by evaporating the water from the electrolyte of fuel elements
RU2439206C1 (en) Method of purifying alkaline fuel cell electrolyte from carbonates
CN212077164U (en) Electric energy supply type electrochemical reactor
KR101401451B1 (en) Heat exchange type catalytic oxidizer and high concentration dioxide recycle apparatus using the same

Legal Events

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

Effective date: 20101025