RU2301908C1 - High-temperature polyfunctional electrochemical device - Google Patents
High-temperature polyfunctional electrochemical device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301908C1 RU2301908C1 RU2005135734/06A RU2005135734A RU2301908C1 RU 2301908 C1 RU2301908 C1 RU 2301908C1 RU 2005135734/06 A RU2005135734/06 A RU 2005135734/06A RU 2005135734 A RU2005135734 A RU 2005135734A RU 2301908 C1 RU2301908 C1 RU 2301908C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heater
- water
- air
- electrochemical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрохимическим устройствам для получения водорода из воды и окисления органических продуктов и может быть использовано для улучшения работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), работающих на органическом топливе.The invention relates to electrochemical devices for producing hydrogen from water and the oxidation of organic products and can be used to improve the operation of internal combustion engines (ICE) running on fossil fuels.
Известно высокотемпературное электрохимическое устройство, содержащее корпус с теплоизоляцией, электрохимические модули, входные и выходные патрубки и коллекторы, теплообменник-нагреватель (Пат. США №4728584 от 01.03.1988 г.).Known high-temperature electrochemical device containing a housing with thermal insulation, electrochemical modules, inlet and outlet pipes and collectors, heat exchanger-heater (US Pat. US No. 4728584 from 01.03.1988).
Известно также высокотемпературное электрохимическое устройство, содержащее корпус с теплоизоляцией, электрохимические модули, входной и выходной коллекторы, патрубки подачи воды и воздуха (Пат. Франции №2125729 от 18.02.1971 г.).Also known is a high-temperature electrochemical device comprising a housing with thermal insulation, electrochemical modules, input and output collectors, water and air supply pipes (Pat. France No. 2125729 from 02/18/1971).
Известные высокотемпературные электрохимические устройства не могут быть эффективно использованы для улучшения работы ДВС, так как не имеют необходимого набора и нужного взаимного расположения конструктивных элементов.Known high-temperature electrochemical devices cannot be effectively used to improve the operation of the internal combustion engine, since they do not have the necessary set and the necessary mutual arrangement of structural elements.
Предлагаемое высокотемпературное полифункциональное электрохимическое устройство (ВПЭУ) для получения водорода из воды и окисления органических продуктов, включающее корпус с теплоизоляцией, входной и выходной патрубки, электрохимические модули, входной и выходной коллекторы электрохимических модулей, теплообменник-нагреватель водяного пара, выходной теплообменник, согласно изобретению дополнительно содержит клапан подачи воды, испаритель воды, теплообменник-нагреватель воздуха и клапан подачи воздуха, причем входной патрубок ВПЭУ соединен с выхлопным патрубком двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а выходной патрубок ВПЭУ соединен с входным патрубком глушителя, входной коллектор электрохимических модулей соединен с одной стороны через теплообменник-нагреватель водяного пара, испаритель воды и клапан подачи воды с резервуаром для воды, а с другой стороны через теплообменник-нагреватель воздуха и клапан подачи воздуха с источником воздуха, например воздухозаборником, а выходной коллектор электрохимических модулей соединен через выходной теплообменник с воздухозаборником ДВС. За входным патрубком устройства последовательно по потоку выхлопных газов могут быть установлены теплообменник-нагреватель воздуха, выходной теплообменник, электрохимические модули, теплообменник-нагреватель водяного пара и испаритель воды.The proposed high-temperature multifunctional electrochemical device (VPEU) for producing hydrogen from water and the oxidation of organic products, including a housing with thermal insulation, input and output pipes, electrochemical modules, input and output collectors of electrochemical modules, a heat exchanger-heater, water vapor, an output heat exchanger, according to the invention additionally contains a water supply valve, a water evaporator, an air heat exchanger-heater, and an air supply valve, wherein the air inlet The EA is connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine (ICE), and the outlet pipe of the HPE is connected to the inlet pipe of the muffler, the input collector of the electrochemical modules is connected on one side through a heat exchanger-heater of water vapor, a water evaporator and a water supply valve with a water tank, and with on the other hand, through an air heat exchanger-heater and an air supply valve with an air source, such as an air intake, and the output collector of the electrochemical modules is connected through the output heat exchanger to the air engine intake. Behind the inlet pipe of the device, a heat exchanger-air heater, an output heat exchanger, electrochemical modules, a heat exchanger-water vapor heater and a water evaporator can be sequentially installed in the exhaust gas stream.
Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что за счет добавки водорода в воздух, поступающий в камеры сгорания ДВС, увеличивается полнота сгорания топлива и таким образом повышается его эффективность, а выхлопные газы, содержащие недоокисленные продукты в виде монооксида углерода и углеводородов, окисляются на электрохимических модулях, что улучшает экологические показатели ДВС.The combination of the above essential features leads to the fact that due to the addition of hydrogen to the air entering the combustion chambers of the internal combustion engine, the completeness of combustion of the fuel increases and thus its efficiency increases, and the exhaust gases containing unoxidized products in the form of carbon monoxide and hydrocarbons are oxidized to electrochemical modules, which improves the environmental performance of internal combustion engines.
На фиг.1 приведена схема предлагаемого высокотемпературного полифункционального электрохимического устройства (ВПЭУ), гдеFigure 1 shows a diagram of the proposed high-temperature multifunctional electrochemical device (VPEU), where
1 - выходной коллектор электрохимических модулей,1 - output collector of electrochemical modules,
2 - электрохимические модули,2 - electrochemical modules,
3 - входной коллектор электрохимических модулей,3 - input collector of electrochemical modules,
4 - клапан подачи воды,4 - water supply valve,
5 - резервуар для воды,5 - water tank,
6 - входной патрубок глушителя,6 - inlet pipe of the muffler,
7 - выходной патрубок ВПЭУ,7 - output pipe VPEU,
8 - испаритель воды,8 - water evaporator,
9 - теплообменник-нагреватель водяного пара,9 - heat exchanger-heater water vapor,
10 - корпус с теплоизоляцией,10 - case with thermal insulation,
11 - выходной теплообменник,11 - output heat exchanger,
12 - теплообменник-нагреватель воздуха,12 - heat exchanger-air heater,
13 - входной патрубок ВПЭУ,13 - inlet nozzle VPEU,
14 - выхлопной патрубок ДВС,14 - exhaust pipe of the internal combustion engine,
15 - воздухозаборник ДВС,15 - engine intake
16 - клапан подачи воздуха.16 - air supply valve.
На фиг.2 представлен график изменения температуры выхлопных газов внутри ВПЭУ, иллюстрирующего эффективность предлагаемой последовательности расположения элементов конструкции внутри устройства по потоку выхлопных газов.Figure 2 presents a graph of the temperature of the exhaust gases inside the VPEU, illustrating the effectiveness of the proposed sequence of arrangement of structural elements inside the device for the exhaust gas flow.
Предлагаемое устройство расположено между выхлопным патрубком ДВС 14 и входным патрубком глушителя 6 и состоит из корпуса с теплоизоляцией 10, имеющего входной 13 и выходной 7 патрубки, внутри корпуса расположены электрохимические модули 2 с входным 3 и выходным 1 коллекторами, теплообменником-нагревателем воздуха 12, выходным теплообменником 11, теплообменником-нагревателем водяного пара 9 и испарителем воды 8. Входной коллектор 3 электрохимических модулей соединен с одной стороны через теплообменник-нагреватель водяного пара 9, испаритель воды 8 и клапан подачи воды 4 с резервуаром для воды 5, а с другой стороны через теплообменник-нагреватель воздуха 12 и клапан подачи воздуха 16 с источником воздуха, например воздухозаборником, а выходной коллектор 1 электрохимических модулей соединен через выходной теплообменник 11 с воздухозаборником ДВС 15.The proposed device is located between the exhaust pipe of the internal combustion engine 14 and the inlet pipe of the muffler 6 and consists of a housing with thermal insulation 10 having an input 13 and an output 7 pipe, inside the housing are electrochemical modules 2 with input 3 and output 1 collectors, air heat exchanger-heater 12, output a heat exchanger 11, a heat exchanger-heater of water vapor 9 and a water evaporator 8. The input collector 3 of the electrochemical modules is connected on one side through a heat exchanger-heater of water vapor 9, the evaporator 8 and a water supply valve 4 with a water tank 5, and on the other hand through an air heat exchanger 12 and an air supply valve 16 with an air source, for example an air intake, and the output manifold 1 of the electrochemical modules is connected through an output heat exchanger 11 with an air intake of the engine 15 .
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При открытом клапане подачи воздуха 16 и закрытом клапане подачи воды 4 воздух подается через теплообменник-нагреватель 12 и входной коллектор 3 внутрь электрохимических модулей 2, где под действием электрического тока из воздуха выделяется кислород и переносится через твердый электролит к наружной поверхности модулей 2, на которой происходит окисление всех недоокисленных продуктов, содержащихся в выхлопных газах ДВС. Воздух, прошедший через модули 2, собирается выходным коллектором 1 и отводится через выходной теплообменник 11 в воздухозаборник ДВС 15. В этом режиме работы при открытом клапане 16 и закрытом клапане 4 предлагаемое устройство очищает выхлопные газы ДВС от монооксида углерода и углеводородов.The proposed device operates as follows. When the air supply valve 16 is open and the water supply valve 4 is closed, air is supplied through the heat exchanger-heater 12 and the input collector 3 into the electrochemical modules 2, where oxygen is generated from the air and transferred through the solid electrolyte to the outer surface of the modules 2, on which all under-oxidized products contained in the exhaust gases of the internal combustion engine are oxidized. The air passing through the modules 2 is collected by the exhaust manifold 1 and is discharged through the exhaust heat exchanger 11 into the air intake of the internal combustion engine 15. In this operating mode, with the open valve 16 and the closed valve 4, the proposed device cleans the exhaust gases of the internal combustion engine of carbon monoxide and hydrocarbons.
При закрытом клапане подачи воздуха 16 и открытом клапане подачи воды 4 предлагаемое устройство работает следующим образом. Вода из резервуара 5 через клапан 4 подается в испаритель воды 8, водяной пар из испарителя 8 через теплообменник-нагреватель 9 и входной коллектор 3 поступает внутрь электрохимических модулей 2, где за счет электрического тока происходит электролиз воды с выделением водорода. Кислород переносится через твердый электролит и на внешней поверхности модулей 2 окисляет все недоокисленные продукты, содержащиеся в выхлопных газах ДВС, а образовавшийся внутри модулей 2 водород вместе с оставшимся водяным паром через выходной теплообменник 11 подается в воздухозаборник ДВС 15. Смешиваясь в воздухозаборнике 15 с наружным воздухом, водород поступает в ДВС, в котором увеличивает степень сгорания основного топлива, повышая таким образом эффективность ДВС. Второй режим работы предлагаемого устройства с подачей водорода в ДВС особенно эффективно применять при переходных режимах работы ДВС, например, в моменты пуска или резкого увеличения оборотов.With the closed air supply valve 16 and the open water supply valve 4, the proposed device operates as follows. Water from the reservoir 5 through the valve 4 is supplied to the water evaporator 8, water vapor from the evaporator 8 through the heat exchanger-heater 9 and the input collector 3 enters the electrochemical modules 2, where water is electrolyzed with hydrogen evolution due to electric current. Oxygen is transported through the solid electrolyte and on the outer surface of the modules 2 oxidizes all under-oxidized products contained in the exhaust gases of the internal combustion engine, and the hydrogen formed inside the modules 2 along with the remaining water vapor through the heat exchanger 11 is fed into the internal air intake of the internal combustion engine 15. Mixed in the air intake 15 with the external air , hydrogen enters the internal combustion engine, in which it increases the degree of combustion of the main fuel, thereby increasing the efficiency of the internal combustion engine. The second mode of operation of the proposed device with the supply of hydrogen to the internal combustion engine is especially effective in transient modes of operation of the internal combustion engine, for example, at the time of start-up or a sharp increase in speed.
Как видно из фиг.2, с учетом того, что рабочая температура ВПЭУ должна быть выше, чем температура выхлопных газов, именно предлагаемая последовательность расположения теплообменников и электрохимических модулей обеспечивает наиболее полную и эффективную рекуперацию тепла для поддержания рабочей температуры модулей выше, чем температура выхлопных газов.As can be seen from figure 2, taking into account the fact that the operating temperature of the HPE should be higher than the temperature of the exhaust gases, it is the proposed sequence of arrangement of heat exchangers and electrochemical modules that provides the most complete and efficient heat recovery to maintain the operating temperature of the modules higher than the temperature of the exhaust gases .
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005135734/06A RU2301908C1 (en) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | High-temperature polyfunctional electrochemical device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005135734/06A RU2301908C1 (en) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | High-temperature polyfunctional electrochemical device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2301908C1 true RU2301908C1 (en) | 2007-06-27 |
Family
ID=38315558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005135734/06A RU2301908C1 (en) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | High-temperature polyfunctional electrochemical device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2301908C1 (en) |
-
2005
- 2005-11-17 RU RU2005135734/06A patent/RU2301908C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008537055A (en) | Energy recovery system | |
US9145849B2 (en) | Engine fueled by ammonia with selective reduction catalyst | |
US20120036825A1 (en) | Engine | |
WO2007115579A2 (en) | A large turbocharged diesel engine with energy recovery arrangment | |
WO2008135059A1 (en) | Large supercharged diesel engine with scr reactor | |
RU2373403C1 (en) | Electric power station steam-gas unit | |
JP6122300B2 (en) | Engine system and ship | |
EP1344977B1 (en) | Method of operating a heat recovery boiler | |
CN112031935B (en) | Multistage backheating fuel cell and gas turbine hybrid power generation system based on plasma catalysis | |
KR20140139143A (en) | System for Improving Power Generation Efficiency Using Waste Heat of Air Independent Propulsion of Submarine | |
RU2301908C1 (en) | High-temperature polyfunctional electrochemical device | |
CN211570115U (en) | Membrane separation purification device heat exchange system for methanol-water hydrogenation station | |
RU2334113C1 (en) | Microturbine | |
RU2272914C1 (en) | Gas-steam thermoelectric plant | |
US8347634B1 (en) | Combined cycle power plant | |
RU2194869C2 (en) | Method of operation and design of gas turbine plant with complex system or deep recovery of heat and reduction of harmful effluents | |
CN220687460U (en) | Engine system and vehicle | |
JP2001152846A (en) | Engine equipped with fuel-reforming device | |
TR201619990A2 (en) | INTEGRATED WASTE HEAT RECOVERY AND FUEL CELL SYSTEM | |
CN102562313A (en) | Chemically recuperated cycle gas turbine | |
JP7199413B2 (en) | Micro combustion device for power generation | |
RU2695555C1 (en) | Gas generator | |
RU82472U1 (en) | FUEL USING ENERGY SYSTEM ON GAS-CARBON-AND HYDROGEN-CONTAINING FUEL WITH WITHDRAWAL OF CARBON DIOXIDE | |
JPS6090915A (en) | Exhaust emission control apparatus internal-combustion for engine | |
CN110790233A (en) | Membrane separation purification device heat exchange system for methanol-water hydrogenation station |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101118 |