RU2322733C2 - Electrochemical generator built around hydrogen-oxygen (air) fuel cells - Google Patents
Electrochemical generator built around hydrogen-oxygen (air) fuel cells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2322733C2 RU2322733C2 RU2006117048/09A RU2006117048A RU2322733C2 RU 2322733 C2 RU2322733 C2 RU 2322733C2 RU 2006117048/09 A RU2006117048/09 A RU 2006117048/09A RU 2006117048 A RU2006117048 A RU 2006117048A RU 2322733 C2 RU2322733 C2 RU 2322733C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- battery
- air
- electrolyte
- oxygen
- Prior art date
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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области электрохимических генераторов (ЭХГ) на основе топливных элементов (ТЭ) со щелочным электролитом и может быть использовано при производстве указанных генераторовThe invention relates to the field of electrochemical generators (ECG) based on fuel cells (TE) with an alkaline electrolyte and can be used in the manufacture of these generators
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен ЭХГ на основе водородно-кислородных ТЭ, содержащий батарею ТЭ, системы подачи и продувки водорода и кислорода, контур циркуляции электролита с насосом и датчиком температуры (см. патент США 3935028, кл. H01M 8/04, 1976).An ECG based on hydrogen-oxygen fuel cells is known, which contains a battery of fuel cells, hydrogen and oxygen supply and purge systems, an electrolyte circulation circuit with a pump and a temperature sensor (see US patent 3935028, class H01M 8/04, 1976).
Недостатком данного ЭХГ является сложность его эксплуатации при запуске и остановке, связанная со сливом, заправкой и разогревом электролита.The disadvantage of this ECG is the difficulty of its operation at start-up and shutdown, associated with the discharge, refueling and heating of the electrolyte.
Из известных ЭХГ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЭХГ на основе водородно-кислородных (воздушных) ТЭ, содержащий батарею ТЭ, системы подачи и продувки водорода и кислорода (воздуха), контур циркуляции электролита (см. патент РФ №2245594 C1, H01M 8/04, 2005).Of the known ECGs, the closest in the set of essential features and the achieved technical result is ECG based on hydrogen-oxygen (air) fuel cells containing a battery of fuel cells, systems for supplying and purging hydrogen and oxygen (air), an electrolyte circulation circuit (see RF patent No. 2244594 C1, H01M 8/04, 2005).
Недостатком указанного ЭХГ является сложность его эксплуатации, связанная с удалением инертных примесей из водородных полостей ТЭ и удалением капельной жидкости из продувочных газов.The disadvantage of this ECG is the difficulty of its operation associated with the removal of inert impurities from the hydrogen cavities of the fuel cell and the removal of droplet liquid from the purge gases.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей изобретения является создание надежного в эксплуатации ЭХГ, лишенного указанных недостатков.The objective of the invention is to create a reliable ECG in operation, devoid of these disadvantages.
Указанный технический результат достигается тем, что ЭХГ на основе водородно-кислородных (воздушных) ТЭ, содержащий батарею ТЭ, системы подачи и продувки водорода и кислорода (воздуха), контур циркуляции электролита, при этом батарея ТЭ выполнена из двух блоков, каждый из которых состоит из набора модулей ТЭ фильтпрессной конструкции с внутренними коллекторами водорода, кислорода (воздуха) и электролита, ТЭ в модулях соединены по водороду и кислороду (воздуху) параллельно, а модули в блоках соединены по водороду параллельно последовательно, система подачи водорода для обеспечения реверсивной подачи включает два водородных клапана, при этом один водородный клапан подключен к одному блоку батареи, а другой подключен к другому блоку батареи, подача водорода в блоки батареи производится в нижний коллектор водорода, а раздача водорода внутри каждого из блоков производится по -образной схеме.The specified technical result is achieved by the fact that an ECG based on hydrogen-oxygen (air) fuel cells containing a battery of fuel cells, systems for supplying and purging hydrogen and oxygen (air), an electrolyte circulation circuit, while the battery of fuel cells is made of two blocks, each of which consists of from a set of TE modules of a filterpress design with internal collectors of hydrogen, oxygen (air) and electrolyte, TE in the modules are connected in parallel to hydrogen and oxygen (air), and the modules in blocks are connected in parallel through hydrogen oh, the hydrogen supply system for providing a reverse supply includes two hydrogen valves, with one hydrogen valve connected to one battery unit and the other connected to the other battery unit, hydrogen is supplied to the battery units in the lower hydrogen collector, and the distribution of hydrogen inside each blocks produced by -shaped pattern.
Такое выполнение ЭХГ повышает надежность эксплуатации за счет реверсивной подачи водорода и предотвращения попадания капельной жидкости в продувочный водород за счет предложенной схемы подачи водорода в блоки.This embodiment of the ECG increases the reliability of operation due to the reverse supply of hydrogen and to prevent dripping liquid from entering the purge hydrogen due to the proposed scheme for supplying hydrogen to the blocks.
Целесообразно, чтобы система продувки водорода включала два клапана, при этом один клапан подключен к магистрали подачи водорода к одному из блоков батареи между клапаном подачи водорода и блоком батареи, а другой клапан подключен к магистрали подачи водорода к другому блоку батареи между клапаном подачи водорода и блоком батареи.It is advisable that the hydrogen purge system includes two valves, with one valve connected to the hydrogen supply line to one of the battery units between the hydrogen supply valve and the battery unit, and the other valve connected to the hydrogen supply line to another battery unit between the hydrogen supply valve and the unit batteries.
Наличие двух клапанов подачи и двух клапанов продувки водорода повышает надежность эксплуатации ЭХГ за счет реверса водорода и поочередной продувки блоков батареи ТЭ.The presence of two supply valves and two hydrogen purge valves increases the reliability of the ECG operation due to the reversal of hydrogen and the alternate purging of the TE battery blocks.
Целесообразно, чтобы модули ТЭ в батарее по кислороду (воздуху) и по электролиту были соединены параллельно, при этом вход электролита выполнен в нижние электролитные коллекторы батареи, а выход электролита выполнен из верхних электролитных коллекторов батареи, подача воздуха выполнена в верхний воздушный коллектор батареи, а выход воздуха выполнен из нижнего воздушного коллектора батареи.It is advisable that the fuel cells in the battery in oxygen (air) and in the electrolyte be connected in parallel, while the input of the electrolyte is made into the lower electrolyte collectors of the battery, and the output of the electrolyte is made from the upper electrolyte collectors of the battery, the air supply is made to the upper air collector of the battery, and the air outlet is made from the lower air collector of the battery.
Параллельное сопротивление модулей ТЭ по электролиту и кислороду (воздуху) снижает гидравлические потери, подача электролита в нижний коллектор, а выход электролита из верхнего коллектора облегчает вынос пузырей из батареи, подача воздуха в верхний коллектор, а выход воздуха из нижнего коллектора облегчает вынос капельной жидкости из газовых полостей ТЭ вместе с потоком воздуха, что повышает надежность ЭХГ.The parallel resistance of the fuel cell modules to the electrolyte and oxygen (air) reduces hydraulic losses, the supply of electrolyte to the lower collector, and the electrolyte exit from the upper collector facilitates the removal of bubbles from the battery, air supply to the upper collector, and the air outlet from the lower collector facilitates the removal of droplet liquid from gas cavities of the fuel cell together with the air flow, which increases the reliability of the ECG.
Целесообразно, чтобы батарея ТЭ была снабжена датчиком температуры, расположенным на выходе электролита из батареи ТЭ.It is advisable that the battery of the fuel cell was equipped with a temperature sensor located at the outlet of the electrolyte from the battery of the fuel cell.
Наличие датчика температуры позволяет контролировать и поддерживать оптимальный температурный режим ЭХГ, что благоприятно сказывается на надежности.The presence of a temperature sensor allows you to control and maintain optimal temperature conditions of the ECG, which favorably affects reliability.
Целесообразно, чтобы в каждом блоке батареи модули ТЭ были соединены электрически параллельно последовательно, а блоки батареи электрически соединены между собой последовательно.It is advisable that in each battery block the fuel cells are electrically connected in parallel in series, and the battery blocks are electrically connected in series.
Указанное электрическое соединение модулей и блоков позволяет заданные выходные параметры ЭХГ по току и напряжению.The specified electrical connection of the modules and blocks allows the specified output parameters of the ECG current and voltage.
Целесообразно, чтобы вход и выход электролита в батарее производился в модуль ТЭ, расположенный в средней точке электрической цепи генератора. При таком подключении электролитного контура к батареи ТЭ составляющие контура находятся при одном потенциале, что существенно снижает токи утечки по электролиту.It is advisable that the input and output of the electrolyte in the battery is produced in the fuel cell module located at the midpoint of the generator electrical circuit. With this connection of the electrolyte circuit to the TE battery, the components of the circuit are at the same potential, which significantly reduces the leakage currents through the electrolyte.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».The analysis of the prior art showed that the claimed combination of essential features set forth in the claims is unknown. This allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".To verify the conformity of the claimed invention with the criterion of "inventive step", an additional search was carried out for known technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed technical solution from the prototype. It is established that the claimed technical solution does not follow explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежами и описанием работы заявленного ЭХГ.The invention is illustrated by drawings and a description of the operation of the claimed ECG.
Перечень фигур чертежейList of drawings
На фиг.1 представлен водородный контур заявленного ЭХГ.Figure 1 presents the hydrogen circuit of the claimed ECG.
На фиг.2 представлен электролитный контур заявленного ЭХГ.Figure 2 presents the electrolyte circuit of the claimed ECG.
Заявленный ЭХГ содержит батарею ТЭ, состоящую из двух блоков 1.1 и 1.2, каждый из которых состоит из набора модулей ТЭ 2, систему подачи водорода 3 с клапанами 3.1 и 3.2, систему подачи кислорода (воздуха) (не показана), систему продувки водорода с клапанами 4.1 и 4.2, систему продувки кислорода (не показана), контур циркуляции электролита 10 с датчиком температуры 9. Датчик температуры 9 расположен на выходе электролита из батареи ТЭ, что позволяет контролировать ее температуру. Подача водорода в блоки 1.1 и 1.2 батареи производится в нижние коллекторы водорода 5.1 и 5.2. К магистралям 6.1 и 6.2 подачи водорода в блоки 1.1 и 1.2 батареи между блоками 1.1 и 1.2 и клапанами 3.1 и 3.2 подсоединены продувочные клапаны 4.1 и 4.2 соответственно. Вход контура циркуляции электролита подключен к нижним коллекторам 7.1 и 7.2 блоков 1.1 и 1.2 батареи соответственно. Выход контура подключен к верхним коллекторам 8.1 и 8.2 блоков 1.1 и 1.2 батареи соответственно. На выходе электролита размещен датчик температуры 9. Вход и выход контура циркуляции электролита подключен в середине 12 последовательной электрической цепи батареи с электрическими выводами 11.The claimed ECG contains a TE battery consisting of two blocks 1.1 and 1.2, each of which consists of a set of
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.
ЭХГ работает следующим образом. Система подачи водорода 3 периодически через клапаны 3.1 и 3.2 обеспечивает подачу водорода в ТЭ, система подачи кислорода (воздуха) (не показана), выполненная известным образом, обеспечивает подачу кислорода (воздуха), которые потребляются на реакцию и обеспечивают генерацию тока. Выделяющееся тепло отводится циркулирующим электролитом. Продувка ТЭ от инертных примесей, содержащихся в рабочих газах, осуществляется периодически посредством системы продувки водорода через клапаны 4.1 и 4.2 и системы продувки кислорода (воздуха) (не показана).ECG works as follows. The hydrogen supply system 3 periodically through valves 3.1 and 3.2 provides the hydrogen supply to the fuel cell, the oxygen (air) supply system (not shown), made in a known manner, provides oxygen (air), which are consumed for the reaction and provide current generation. The generated heat is removed by a circulating electrolyte. The FC is purged from inert impurities contained in the working gases periodically by means of a hydrogen purge system through valves 4.1 and 4.2 and an oxygen (air) purge system (not shown).
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный ЭХГ может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию «промышленная применимость».Based on the foregoing, we can conclude that the claimed ECG can be implemented in practice with the achievement of the claimed technical result, i.e. It meets the criterion of “industrial applicability”.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117048/09A RU2322733C2 (en) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | Electrochemical generator built around hydrogen-oxygen (air) fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117048/09A RU2322733C2 (en) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | Electrochemical generator built around hydrogen-oxygen (air) fuel cells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2322733C2 true RU2322733C2 (en) | 2008-04-20 |
Family
ID=39454160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006117048/09A RU2322733C2 (en) | 2006-05-18 | 2006-05-18 | Electrochemical generator built around hydrogen-oxygen (air) fuel cells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2322733C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2584153C1 (en) * | 2012-03-30 | 2016-05-20 | Дзе Юниверсити Оф Токио | Reversible fuel cell and battery of reversible fuel cells |
-
2006
- 2006-05-18 RU RU2006117048/09A patent/RU2322733C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2584153C1 (en) * | 2012-03-30 | 2016-05-20 | Дзе Юниверсити Оф Токио | Reversible fuel cell and battery of reversible fuel cells |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102414894B (en) | Solid electrolyte fuel cell | |
JP3823181B2 (en) | Fuel cell power generation system and waste heat recirculation cooling system for power generation system | |
CN102414886B (en) | Fuel cell monocell aggregate and fuel cell | |
US20130032490A1 (en) | High temperature electrolyzer (hte) including a plurality of cells, having improved operation in the event of breakage of at least one cell and during ageing | |
CN102414893B (en) | Solid electrolyte fuel cell | |
EP2461407B1 (en) | Fuel cell device | |
JP6100065B2 (en) | Ion exchanger for fuel cell system | |
CN102035005B (en) | Solid oxide fuel cell device | |
US20120183876A1 (en) | Fuel cell device | |
CN102035006B (en) | Solid oxide fuel cell device | |
RU2322733C2 (en) | Electrochemical generator built around hydrogen-oxygen (air) fuel cells | |
JP5662769B2 (en) | FUEL CELL CELL DEVICE, FUEL CELL MODULE, AND FUEL CELL DEVICE | |
JP5418986B2 (en) | Fuel cell assembly | |
CN102484266A (en) | Fuel cell device and method of operating the same | |
CN102414890A (en) | Fuel cell device | |
KR101817432B1 (en) | Fuel cell system | |
CN103367779A (en) | Solid oxide fuel cell system | |
KR100739163B1 (en) | Water supply device for fuel cell | |
RU2280924C1 (en) | Electrochemical generator built around hydrogen-oxygen fuel cells | |
KR100531821B1 (en) | Apparatus for supplying air of fuel cell | |
KR100519414B1 (en) | Molten carbonate fuel cell with simplified central distribution separator | |
KR101054658B1 (en) | Fuel cell with water heater | |
JP6378508B2 (en) | Fuel cell system | |
CN105119006A (en) | Tandem type fuel battery device | |
JP6080090B2 (en) | Solid oxide fuel cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120712 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130519 |