RU2312430C2 - Энергоустановка на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии - Google Patents
Энергоустановка на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312430C2 RU2312430C2 RU2005114212/09A RU2005114212A RU2312430C2 RU 2312430 C2 RU2312430 C2 RU 2312430C2 RU 2005114212/09 A RU2005114212/09 A RU 2005114212/09A RU 2005114212 A RU2005114212 A RU 2005114212A RU 2312430 C2 RU2312430 C2 RU 2312430C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- oxygen
- energy storage
- power installation
- water
- Prior art date
Links
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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
-
- 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
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергоустановкам (ЭУ), предназначенным для хранения электроэнергии. Техническим результатом изобретения является повышение пожаровзрывобезопасности ЭУ. Согласно ЭУ на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии включает размещенные в общем корпусе электрохимический генератор и электролизный блок, пневматически соединенные кислородной и водородной магистралями, к которым подключены также баллоны со сжатыми кислородом и водородом соответственно, а также емкость с реакционной водой, гидравлически соединенная с электрохимическим генератором и электролизным блоком. Емкость с реакционной водой выполнена в виде полой перегородки, заполненной этой водой и разделяющей корпус энергоустановки на две части, в одной из которых размещены баллоны со сжатым водородом, а в другой - баллоны со сжатым кислородом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Среди энергоустановок (ЭУ), предназначенных для хранения электроэнергии, системы типа «электролизер - электрохимический генератор» известны достаточно хорошо. В таких системах энергия хранится в виде кислорода и водорода, которые получаются путем электролиза воды в электролизере, а при необходимости из этих газов в электрохимическом генераторе (ЭХГ) опять получают электроэнергию [1] (аналог). Такие системы хранения имеют многочисленные достоинства, основными из которых являются практически неограниченное время хранения энергии, а также отсутствие ее потерь.
Одной из основных проблем, затрудняющих использование подобных водородно-кислородных накопителей энергии (ВКН) в бытовых системах энергообеспечения, является их взрывоопасность. Естественное стремление к компактности таких ЭУ, особенно установок с небольшой энергоемкостью приводит к тому, что водород и кислород приходится хранить при достаточно высоком давлении в баллонах, расположенных вблизи друг от друга. Это многократно повышает опасность взрыва (например, при протечках арматуры) и увеличивает его мощность. Например, при энергоемкости такого ВКН всего ~50 кВт·ч энергия хранящегося в ЭУ водорода эквивалентна энергии, высвобождаемой при взрыве 35 кг динамита. Таким образом, сам принцип хранения электроэнергии в виде водорода и кислорода выдвигает на одно из первых мест проблему взрывобезопасности ЭУ.
Более близким к предлагаемому является техническое решение, предложенное для энергоустановки электромобиля [2] (прототип), когда взрывобезопасность ЭУ со сжатыми кислородом и водородом обеспечивается за счет секционирования ЭУ с использованием прочных (например, бронированных) перегородок и корпуса автомобиля. Реакционная вода, генерируемая в ЭХГ, при этом собирается, но в работе ЭУ не используется.
Недостатком прототипа является то обстоятельство, что защитные перекрытия и экраны, вообще говоря, не подавляют взрывные волны, а отражают их, перенаправляя в другие стороны. При этом отраженные волны имеют большую амплитуду и могут действовать как на элементы ЭУ, так и на объекты, расположенные рядом с этой установкой.
При полном же экранировании ЭУ приходится использовать тяжелые газонепроницаемые оболочки, затрудняющие обслуживание установки и ухудшающие ее удельные массовые характеристики. Кроме того, взрыв внутри непроницаемой оболочки усиливает свое разрушительное действие, а в случае разрушения защитных экранов возможно образование осколков.
Задачей предлагаемого технического решения является таким образом разработка ВКН с повышенным уровнем взрывобезопасности, то есть системой взрывозащиты, обладающей демпфирующим действием и пониженной вероятностью взаимного инициирования взрыва водородных и кислородных баллонов.
Задача решается тем, что в энергоустановке на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии, включающей размещенные в общем корпусе электрохимический генератор и электролизный блок, пневматически соединенные кислородной и водородной магистралями, к которым подключены также баллоны со сжатыми кислородом и водородом соответственно, а также емкость с реакционной водой, гидравлически соединенная с электрохимическим генератором и электролизным блоком, емкость с реакционной водой выполнена в виде полой перегородки, заполненной этой водой и разделяющей корпус энергоустановки на две части, в одной из которых размещены баллоны со сжатым водородом, а в другой - баллоны со сжатым кислородом.
Кроме того, стенки корпуса этой энергоустановки могут быть выполнены в виде полой оболочки, также заполненной водой.
Суть предложения заключается в том, что внутренний объем ЭУ секционируется таким образом, чтобы кислородные и водородные баллоны были разделены прослойками из реакционной воды (например, полый экран, заполненный водой). Таким образом, реакционная вода применяется не только как реагент, но и как защитное устройство.
Вода (или завеса воды) часто используется как защитное средство от взрывных волн. Взаимодействуя с водой, волна тратит свою энергию на ее дробление и испарение капель. Поскольку же теплота испарения воды велика, она достаточно эффективно демпфирует взрывные волны.
Кроме того, разрушение перегородки из воды приводит к тому, что среда внутри корпуса ЭУ переобогащается капельной водой и водяным паром, что может сделать невозможным взрыв кислородно-водородной смеси или, по крайней мере, существенно его ослабить.
Схема кислородно-водородной ЭУ (ВКН) дана на фиг.1, где обозначено:
1 - корпус ЭУ; 2 - баллоны со сжатым водородом; 3 - баллоны со сжатым кислородом; 4 - емкость с реакционной водой; 5 - ЭХГ; 6 - электролизный блок, соединенный с ЭХГ (соединительные магистрали на чертеже условно не показаны).
В изобретении баллоны со сжатым водородом (2) размещены в верхней части ЭУ, а баллоны со сжатым кислородом (3) - в ее нижней части. Корпус (1) установки для наглядности показан условно. Рядом с баллонами имеется свободное место для размещения ЭХГ (5) и электролизного блока (6) (точное их расположение на данной схеме не имеет принципиального значения). В средней части ЭУ размещена емкость с реакционной водой (4), разделяющая баллоны со сжатым водородом (2) и баллоны со сжатым кислородом (3). Количество реакционной воды определяет энергоемкость установки.
В случае взрыва баллонов со сжатым водородом (2) ударная волна, прежде чем разрушить баллоны со сжатым кислородом (3), пройдет через реакционную воду, распылит ее и частично испарит. Тем самым энергия ударной волны существенно снизится, и баллоны с кислородом могут остаться неповрежденными. Даже в случае их разрушения последующая взрывная реакция водорода и кислорода будет существенно ослаблена за счет того, что в объеме ЭУ распылена вода. При достаточно большом количестве распыленной воды реакция водорода и кислорода вообще может принять характер горения, а не взрыва [3].
Для повышения степени взрывозащищенности ЭУ корпус установки (1) также может заполняться водой. Следует также отметить, что использование защитных прокладок из воды не слишком затруднит обслуживание ЭУ (воду всегда можно слить) и исключает образование осколков в случае разрушения защиты
Таким образом, предложенная ЭУ на топливных элементах водородно-кислородного накопителя электроэнергии позволяет повысить пожаро-взрывобезопасность подобных ЭУ для значительных изменений их конструкции, за счет рационального размещения запасов реакционной воды.
Литература:
1. «Система энергопитания постоянного тока. RU №2076405, 1997 г.
2. «Транспортное устройство с автономным химическим источником энергии». RU №2219075, 2002 г.
3. Справочник «Водород, свойства, получение, хранение...» под ред. Д.Ю.Гамбурга. Москва, «Химия», 1989, стр.50.
Claims (2)
1. Энергоустановка на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии, включающая размещенные в общем корпусе электрохимический генератор и электролизный блок, пневматически соединенные кислородной и водородной магистралями, к которым подключены также баллоны со сжатыми кислородом и водородом соответственно, а также емкость с реакционной водой, гидравлически соединенная с электрохимическим генератором и электролизным блоком, отличающаяся тем, что емкость с реакционной водой выполнена в виде полой перегородки, заполненной этой водой и разделяющей корпус энергоустановки на две части, в одной из которых размещены баллоны со сжатым водородом, а в другой - баллоны со сжатым кислородом.
2. Энергоустановка на топливных элементах по п.1, отличающаяся тем, что стенки ее корпуса выполнены в виде полой оболочки, заполненной водой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005114212/09A RU2312430C2 (ru) | 2005-05-11 | 2005-05-11 | Энергоустановка на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005114212/09A RU2312430C2 (ru) | 2005-05-11 | 2005-05-11 | Энергоустановка на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005114212A RU2005114212A (ru) | 2006-11-20 |
RU2312430C2 true RU2312430C2 (ru) | 2007-12-10 |
Family
ID=37501720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005114212/09A RU2312430C2 (ru) | 2005-05-11 | 2005-05-11 | Энергоустановка на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2312430C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482576C1 (ru) * | 2011-09-13 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов и способ удаления воды и тепла из зоны реакции батареи топливных элементов |
-
2005
- 2005-05-11 RU RU2005114212/09A patent/RU2312430C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482576C1 (ru) * | 2011-09-13 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов и способ удаления воды и тепла из зоны реакции батареи топливных элементов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005114212A (ru) | 2006-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101465167B (zh) | 核反应堆安全壳及使用了其的核能发电设备 | |
US9353447B2 (en) | Multifactorial hydrogen reactor | |
WO2015005921A1 (en) | Multifactorial hydrogen reactor | |
CN106829244B (zh) | 基于穹顶的外浮顶罐用循环惰封系统及qhse储运方法 | |
RU2312430C2 (ru) | Энергоустановка на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии | |
CN104036838A (zh) | 移动平台式浮动核电站及换料方法 | |
GB9925718D0 (en) | Improvements relating to flammable liquid storage | |
CN102700871A (zh) | 一种非金属阻隔防爆材料 | |
US10767364B2 (en) | Refractory enclosures for high density energy storage systems | |
KR100898602B1 (ko) | 상압 액상 연료 기화 장치 | |
CN106565389B (zh) | 一种破岩药柱装药结构及装药方法 | |
CN104527928A (zh) | 一种船舶油箱 | |
US8881499B2 (en) | Under water hydrogen and oxygen powered hydraulic impulse engine | |
RU2715053C9 (ru) | Система криогенного хранения и подачи реагентов для энергетической установки с электрохимическими генераторами | |
CN203921734U (zh) | 危险化学品容器用惰封抑爆装备 | |
RU2181331C1 (ru) | Энергетическая установка подводной лодки | |
Goodenough et al. | Hybrid nuclear/fuel-cell submarine | |
CN106575777A (zh) | 空间优化使用的燃料电池系统反应气体容器 | |
CN205900106U (zh) | 一种非能动高位重力注水装置 | |
KR102220055B1 (ko) | 지티엘디젤과 디젤을 동시다발적으로 이용하는 잠수함 추진 시스템 및 방법 | |
CN105216986B (zh) | 一种电击发式船用安全气囊装置及其启动方法 | |
RU19666U1 (ru) | Криогенный газификатор | |
KR102175213B1 (ko) | 지티엘디젤을 이용한 잠수함 추진 시스템 및 방법 | |
CN113932674B (zh) | 增强防爆容器防爆性能的方法 | |
CN211826544U (zh) | 一种地震勘探气爆型震源弹 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130512 |