RU2351040C1 - Independent power source on fuel cells - Google Patents

Independent power source on fuel cells Download PDF

Info

Publication number
RU2351040C1
RU2351040C1 RU2007131378/09A RU2007131378A RU2351040C1 RU 2351040 C1 RU2351040 C1 RU 2351040C1 RU 2007131378/09 A RU2007131378/09 A RU 2007131378/09A RU 2007131378 A RU2007131378 A RU 2007131378A RU 2351040 C1 RU2351040 C1 RU 2351040C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
power source
fuel chamber
valve
fuel cells
Prior art date
Application number
RU2007131378/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Иосифович Школьников (RU)
Евгений Иосифович Школьников
Алексей Борисович Тарасенко (RU)
Алексей Борисович Тарасенко
Алексей Сергеевич Илюхин (RU)
Алексей Сергеевич Илюхин
Михаил Сергеевич Власкин (RU)
Михаил Сергеевич Власкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП")
Priority to RU2007131378/09A priority Critical patent/RU2351040C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2351040C1 publication Critical patent/RU2351040C1/en

Links

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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10Applications of fuel cells in buildings
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: electrics.
SUBSTANCE: invention concerns electric equipment, particularly devices for chemical energy transformation into electrical energy in fuel cells, and can be applied in manufacturing of independent power sources, including in data receiving and processing devices. According to the invention, independent power source with fuel cells includes hydrogen generator with removable cartridges for interacting reagents, reduction and safety valves for anode gas pressure adjustment in fuel chamber, output voltage transformation unit and valve control unit. Hydrogen generator output is connected to fuel chamber input over reduction valve, fuel chamber output opens into air over safety valve, current outputs of membrane electrode assemblies are connected to output voltage transformation unit input, first output of the unit is connected to control inputs of reduction and safety valves over control unit, and second output of the transformation unit is can be connected to user.
EFFECT: simple, compact and efficient independent power source based on fuel cells.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, более конкретно к устройствам для преобразования химической энергии в электрическую в топливных элементах, и может найти применение при создании автономных источников питания, в том числе для аппаратуры приема и обработки информации.The invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to devices for converting chemical energy into electrical energy in fuel cells, and can find application in the creation of autonomous power sources, including equipment for receiving and processing information.

Известна энергоустановка на основе топливных элементов, содержащая сборку топливных элементов, батарею электролизных элементов, емкости для хранения водорода, кислорода, воды и систему трубопроводов, объединяющую указанные составляющие (см. патент США №5506066, МКИ 6 Н01М 8/04).Known power plant based on fuel cells containing an assembly of fuel cells, a battery of electrolysis cells, storage tanks for hydrogen, oxygen, water and a piping system that combines these components (see US patent No. 5506066, MKI 6 H01M 8/04).

К недостаткам известного устройства следует отнести сравнительно сложную конструкцию энергоустановки, что связано с наличием в ней газожидкостного сепаратора, основной и дополнительной емкости для воды и батареи электролизных элементов.The disadvantages of the known device include the relatively complex design of the power plant, which is associated with the presence in it of a gas-liquid separator, the main and additional capacity for water and a battery of electrolysis cells.

Наиболее близким по технической сущности является автономный источник питания на топливных элементах, содержащий, по крайней мере, две мембранно-электродные сборки, направленные друг к другу анодами, образующими общую топливную камеру, и средства для подвода анодного и катодного газов (см. патент США №5902691, МПК 6 Н01М 8/00, 1997 г. - прототип).The closest in technical essence is a self-contained power source on fuel cells, containing at least two membrane-electrode assemblies directed to each other by anodes forming a common fuel chamber, and means for supplying anode and cathode gases (see US patent No. 5902691, IPC 6 Н01М 8/00, 1997 - prototype).

К недостаткам известного устройства следует отнести ограничения по использованию в качестве автономного источника питания для маломощных потребителей аппаратуры приема и обработки информации, в том числе из-за отсутствия интегрированной системы получения и подвода анодного газа и средств для регулирования его параметров.The disadvantages of the known device include restrictions on the use of information reception and processing equipment as low-power consumers for low-power consumers, including due to the lack of an integrated system for receiving and supplying anode gas and means for regulating its parameters.

Решаемой задачей является создание сравнительно простого и эффективного автономного источника питания на топливных элементах для питания маломощной аппаратуры приема и обработки информации, в том числе для зарядки аккумуляторов сотовых телефонов. Дополнительной является задача уменьшения габаритов и повышение эксплуатационных характеристик источника питания при работе мембранно-электродной сборки топливных элементов на водороде и воздухе.The problem to be solved is the creation of a relatively simple and efficient autonomous power source based on fuel cells for powering low-power equipment for receiving and processing information, including for charging cell phone batteries. An additional task is to reduce the size and increase the operational characteristics of the power source during the operation of the membrane-electrode assembly of fuel cells on hydrogen and air.

Указанная задача решается тем, что автономный источник питания на топливных элементах содержит батарею, по крайней мере, из двух мембранно-электродных сборок, образующих общую топливную камеру, и средства для подвода анодного и катодного газов, согласно изобретению он содержит генератор водорода, включающий сменные картриджи для взаимодействующих реагентов, редукционный и предохранительный клапаны для регулирования давления анодного газа в топливной камере, блок преобразования выходного напряжения и блок управления клапанами, причем выход генератора водорода соединен через редукционный клапан с входом топливной камеры, выход которой соединен с атмосферой через предохранительный клапан, токовые выводы мембранно-электродных сборок соединены с входом блока преобразования выходного напряжения, первый выход которого соединен через указанный блок управления с управляющими входами редукционного и предохранительного клапанов, а второй выход блока преобразования выполнен с возможностью подключения к потребителю.This problem is solved in that the autonomous power source on the fuel cells contains a battery of at least two membrane-electrode assemblies forming a common fuel chamber, and means for supplying anode and cathode gases, according to the invention, it contains a hydrogen generator including replaceable cartridges for interacting reagents, pressure reducing and safety valves for regulating the anode gas pressure in the fuel chamber, output voltage conversion unit and valve control unit, the output of the hydrogen generator is connected through a pressure reducing valve to the inlet of the fuel chamber, the output of which is connected to the atmosphere through a safety valve, the current outputs of the membrane-electrode assemblies are connected to the input of the output voltage conversion unit, the first output of which is connected through the specified control unit to the control inputs of the pressure and pressure relief valves and the second output of the conversion unit is configured to connect to a consumer.

Кроме того, мембранно-электродные сборки батареи могут быть выполнены в виде трехслойной градиентно-пористой структуры на основе протонобменных мембран, а редукционный и предохранительный клапаны могут быть снабжены пьезоэлектрическим приводом запорных элементов.In addition, the membrane-electrode assembly of the battery can be made in the form of a three-layer gradient-porous structure based on proton-exchange membranes, and the pressure reducing and safety valves can be equipped with a piezoelectric actuator of the shut-off elements.

Такое выполнение автономного источника питания на топливных элементах позволяет создать сравнительно простое, компактное и эффективное устройство, в том числе для зарядки аккумуляторов сотовых телефонов. Благодаря использованию в предложенном устройстве мембранно-электродных сборок на основе протонобменных мембран с трехслойной градиентно-пористой структурой, общей топливной камерой и свободными внешними катодными поверхностями для контакта с окружающим воздухом оказывается возможным предельно упростить конструкцию мембранно-электродных сборок и средства для подвода анодного и катодного газов.This embodiment of an autonomous power source on fuel cells allows you to create a relatively simple, compact and efficient device, including for charging cell phone batteries. Due to the use in the proposed device of membrane electrode assemblies based on proton exchange membranes with a three-layer gradient-porous structure, a common fuel chamber and free external cathode surfaces for contact with ambient air, it is possible to extremely simplify the design of membrane electrode assemblies and means for supplying the anode and cathode gases .

Наличие в интегрированном источнике питания генератора водорода, содержащего сменные картриджи для взаимодействующих реагентов, обеспечивают его полную автономность на период эксплуатации до замены указанных картриджей. В качестве последних можно использовать картриджи, заполненные химически взаимодействующими с выделением водорода реагентами (вода, алюминий, натрий и др.).The presence in the integrated power source of a hydrogen generator containing replaceable cartridges for interacting reagents ensures its full autonomy for the period of operation until the replacement of these cartridges. As the latter, you can use cartridges filled with chemicals reacting chemically with hydrogen evolution (water, aluminum, sodium, etc.).

Повышение эксплуатационных характеристик предложенного источника питания на заданном уровне выходной электрической мощности обеспечивается за счет стабилизации электрохимических режимов работы мембранно-электродных сборок при автоматическом регулировании давления анодного газа в топливной камере с помощью упомянутых клапанов и блока управления клапанами. Использование блока преобразования выходного напряжения в автономном источнике питания на топливных элементах, в свою очередь, обеспечивает его преобразование до заданных номинальных значений напряжения на входе потребителя.Improving the performance of the proposed power source at a given level of output electric power is ensured by stabilizing the electrochemical modes of the membrane-electrode assemblies with automatic control of the pressure of the anode gas in the fuel chamber using the above-mentioned valves and valve control unit. The use of the unit for converting the output voltage in an autonomous power source based on fuel cells, in turn, ensures its conversion to specified nominal voltage values at the consumer input.

На чертеже представлена блок-схема автономного источника питания на топливных элементах, содержащая две мембранно-электродные сборки, образующие общую топливную камеру.The drawing shows a block diagram of an autonomous fuel cell power source containing two membrane-electrode assemblies forming a common fuel chamber.

Автономный источник питания на топливных элементах содержит батарею 1 из двух мембранно-электродных сборок на основе протонобменных мембран с трехслойной градиентно-пористой структурой, образующих общую топливную камеру 2. Средства для подвода анодного газа включают генератор 3 водорода, содержащий сменные картриджи для взаимодействующих реагентов (не показаны), редукционный и предохранительный пьезоэлектрические клапаны 4, 5 для регулирования давления анодного газа в топливной камере 2 и блок 6 управления клапанами. Блок преобразования выходного напряжения обозначен поз.7, а корпус автономного источника питания - поз.8.An autonomous fuel cell power source contains a battery 1 of two membrane-electrode assemblies based on proton-exchange membranes with a three-layer gradient-porous structure forming a common fuel chamber 2. The means for supplying the anode gas include a hydrogen generator 3 containing replaceable cartridges for interacting reagents (not shown), pressure reducing and safety piezoelectric valves 4, 5 for regulating the pressure of the anode gas in the fuel chamber 2 and valve control unit 6. The unit for converting the output voltage is indicated by pos. 7, and the housing of an autonomous power supply is indicated by pos. 8.

Выход генератора 3 водорода соединен через редукционный пьезоэлектрический клапан 4 с входом топливной камеры 2, выход которой соединен с атмосферой через предохранительный пьезоэлектрический клапан 5. Токовые выводы последовательно включенных между собой мембранно-электродных сборок батареи 1 соединены с входом блока 7 преобразования выходного напряжения, первый выход которого соединен через блок 6 управления с управляющими входами пьезоэлектрических клапанов 4, 5, а второй выход блока 7 преобразования выполнен с возможностью подключения к заряжаемому аккумулятору сотового телефона (не показан).The output of the hydrogen generator 3 is connected through a pressure reducing piezoelectric valve 4 to the input of the fuel chamber 2, the output of which is connected to the atmosphere through a safety piezoelectric valve 5. The current outputs of the membrane-electrode assemblies of the battery 1 connected in series to each other are connected to the input of the output voltage conversion unit 7, the first output which is connected through the control unit 6 to the control inputs of the piezoelectric valves 4, 5, and the second output of the conversion unit 7 is configured to be connected tions to charge the cell phone battery (not shown).

Аноды мембранно-электродных сборок батареи 1 обращены друг к другу, причем в зазоре между анодами установлена дистанционирующая рамка из диэлектрика с каналами для доступа водорода к поверхности анодов топливной камеры 2. Наружные поверхности мембранно-электродных сборок батареи 1 со стороны катодных поверхностей имеют концевые пластины для фиксации элементов батареи в рабочем положении.The anodes of the membrane-electrode assemblies of the battery 1 are facing each other, and in the gap between the anodes a spacer frame of dielectric with channels for hydrogen access to the surface of the anodes of the fuel chamber 2 is installed. The outer surfaces of the membrane-electrode assemblies of the battery 1 from the cathode surfaces have end plates for fixing the battery cells in the working position.

Батарея 1 топливных элементов благодаря использованию указанных средств для поддержания рабочих параметров анодного газа может быть выполнена на выходную электрическую мощность в несколько Вт, достаточную для питания маломощной аппаратуры приема и обработки информации, в том числе для зарядки аккумуляторов сотовых телефонов. В автономном источнике питания на топливных элементах используется водород давлением до 0,1 МПа и воздух при нормальной температуре. Мембраны толщиной 25-150 мкм электродной сборки выполнены на основе материала NAFION. Газодиффузионные слои сборки могут быть выполнены из нетканого углеграфитового материала, концевые пластины - из металла (титан, нержавеющая сталь). В качестве сменных картриджей для генератора 3 водорода были использованы картриджи, заполненные химически взаимодействующими между собой активированным алюминием и водой.The battery 1 of the fuel cells due to the use of these means to maintain the working parameters of the anode gas can be performed on an output electric power of several watts, sufficient to power low-power equipment for receiving and processing information, including for charging cell phone batteries. In an autonomous fuel cell power source, hydrogen is used with a pressure of up to 0.1 MPa and air at normal temperature. Membranes with a thickness of 25-150 microns of the electrode assembly are made on the basis of NAFION material. Gas diffusion layers of the assembly can be made of non-woven carbon-graphite material, end plates made of metal (titanium, stainless steel). As replaceable cartridges for the hydrogen generator 3, cartridges filled with chemically interacting activated aluminum and water were used.

Элементная база для блока 6 управления клапанами и блока 7 преобразования выходного напряжения является стандартной для аппаратуры указанного назначения, при этом блоки 6 и 7 могут быть снабжены встроенным микроаккумулятором и таймером для обеспечения контроля и функционирования при неработающей батарее 1 топливных элементов до ее включения.The element base for the valve control unit 6 and the output voltage conversion unit 7 is standard for the equipment of the indicated purpose, while the units 6 and 7 can be equipped with a built-in microaccumulator and a timer to ensure control and operation of the fuel cells when the battery 1 is idle until it is turned on.

Пьезоэлектрический привод клапанов 4, 5 выполнен в виде пластины из пьезобиморфного керамического материала с возможностью регулирования положения запорного элемента, при этом клапаны снабжены средствами для регулировки давления срабатывания редукционного и предохранительного клапанов 4, 5. Управляющее напряжение на выходах блока 6 управления клапанами находится в диапазоне 0-200 В. Использование в данном случае малогабаритных и надежных пьезоэлектрических регулируемых клапанов позволяет гибко реагировать на амплитудные и частотные характеристики управляющего напряжения для обеспечения требуемого расхода водорода на различных режимах работы батареи 1 топливных элементов.The piezoelectric valve actuator 4, 5 is made in the form of a plate of piezobimorphic ceramic material with the ability to control the position of the locking element, while the valves are equipped with means for adjusting the operating pressure of the pressure reducing and safety valves 4, 5. The control voltage at the outputs of the valve control unit 6 is in the range 0 -200 V. The use in this case of small-sized and reliable piezoelectric adjustable valves allows you to flexibly respond to amplitude and frequency teristics of the control voltage to provide a desired hydrogen flow at various battery operating modes of the fuel cell 1.

Опытные экземпляры используемых в данном устройстве пьезоэлектрических клапанов были рассчитаны на расход водорода в диапазоне 1-20 мл/с при рабочем давлении до 0,2 МПа, в том числе в режимах регулировки рабочего расхода газа, сброса избыточного давления в водородном картридже или топливной камере, а также при ее продувке при запуске, при этом максимальное блокирующее усилие при настройке составляло 0,12 Н. Габаритные размеры пьезоэлектрических клапанов для управления газовыми потоками на проходных сечениях до 1 мм составляют: диаметр корпуса 6 мм, длина 40 мм и внутренний диаметр 4 мм.The prototypes of the piezoelectric valves used in this device were designed for a hydrogen flow rate in the range of 1-20 ml / s at an operating pressure of up to 0.2 MPa, including in the modes of adjusting the operating gas flow rate, overpressure relief in a hydrogen cartridge or fuel chamber, as well as when it was purged at start-up, while the maximum blocking force during adjustment was 0.12 N. The overall dimensions of the piezoelectric valves for controlling gas flows at passage sections up to 1 mm are: body diameter and 6 mm, length 40 mm and internal diameter of 4 mm.

Габаритные размеры одного из вариантов батареи топливных элементов в предложенном автономном источнике питания составляют 62×62×8 мм, сменного генератора 3 водорода - диаметр 40 мм, высота 30 мм, при этом общие габариты корпуса 8 устройства составляют 67×130×35 мм.The overall dimensions of one of the options for a fuel cell battery in the proposed autonomous power source are 62 × 62 × 8 mm, a replaceable hydrogen generator 3 is 40 mm in diameter, 30 mm in height, while the overall dimensions of the device’s casing 8 are 67 × 130 × 35 mm.

Автономный источник питания на топливных элементах работает следующим образом.Autonomous fuel cell power source operates as follows.

В корпус генератора 3 водорода вставляют подготовленные к работе сменные картриджи, заполненные активированным алюминием и водой, при химическом взаимодействии между которыми происходит выделение водорода. В начальный момент времени осуществляется продувка выделяющимся водородом топливной камеры 2 для ее освобождения от воздуха. При этом блок 6 управления запрограммирован на открытие редукционного и предохранительного клапанов 4, 5 в период продувки топливной камеры 2.Prepared for operation, replaceable cartridges filled with activated aluminum and water are inserted into the case of a hydrogen generator 3, during the chemical interaction between which hydrogen is released. At the initial moment of time, the fuel chamber 2 is purged with hydrogen to release it from the air. In this case, the control unit 6 is programmed to open the pressure reducing and safety valves 4, 5 during the purge of the fuel chamber 2.

При выходе батареи 1 топливных элементов на рабочий режим давление водорода в топливной камере должно находиться в диапазоне 0,01-0,1 МПа при температуре до 30°С. При заданной выходной мощности 3 Вт на выходе блока 7 преобразования выходное напряжение составляет 5 В с допустимым отклонением 10 мВ. При этом время работы генератора водорода 3 должно составлять 0,5-1 час. В различные периоды работы генератора 3 давление в нем может изменяться в широких пределах и достигать 0,5 МПа, а температура корпуса - 50°С.When the battery 1 of the fuel cells reaches the operating mode, the hydrogen pressure in the fuel chamber should be in the range of 0.01-0.1 MPa at a temperature of up to 30 ° C. For a given output power of 3 W at the output of the conversion unit 7, the output voltage is 5 V with a tolerance of 10 mV. In this case, the operating time of the hydrogen generator 3 should be 0.5-1 hours. At various periods of operation of the generator 3, the pressure in it can vary over a wide range and reach 0.5 MPa, and the temperature of the case is 50 ° C.

При работе устройства блок управления 6 обеспечивает регулируемую подачу водорода и поддержание оптимального давления водорода в топливной камере 2 путем подачи соответствующего напряжения на управляющий вход редукционного клапана 4. При этом предохранительный клапан 5, как правило, остается закрытым до тех пор, пока не произойдет резкое повышение давления водорода в топливной камере 2 или скачок напряжения на входе в блок 7 преобразования выходного напряжения. В этом случае клапан 4 срабатывает самостоятельно как механический предохранительный клапан или по сигналу от блока 6 управления клапанами. В период предварительной настройки пьезоэлектрические клапаны 4, 5 могут находиться в закрытом положении, когда токопроводящие покрытия на пьезоэлектрической пластине находятся под напряжением, полярность которого соответствует данному положению клапана. Открытие клапанов 4, 5 происходит в случае подачи на токопроводящие покрытия напряжения обратной полярности и за счет поддержания указанного уровня напряжения в соответствии с сигналами блока 6 управления.During operation of the device, the control unit 6 provides a controlled supply of hydrogen and maintaining the optimum hydrogen pressure in the fuel chamber 2 by supplying the appropriate voltage to the control input of the pressure reducing valve 4. The safety valve 5, as a rule, remains closed until there is a sharp increase the pressure of hydrogen in the fuel chamber 2 or a voltage surge at the input to the output voltage conversion unit 7. In this case, the valve 4 operates independently as a mechanical safety valve or by a signal from the valve control unit 6. During the pre-adjustment period, the piezoelectric valves 4, 5 can be in the closed position when the conductive coatings on the piezoelectric plate are energized, the polarity of which corresponds to this valve position. The opening of the valves 4, 5 occurs when voltage is applied to the conductive coatings of reverse polarity and due to the maintenance of the indicated voltage level in accordance with the signals of the control unit 6.

В рабочем режиме регулируемый поток водорода проходит из генератора 3 через редукционный клапан 4 в топливную камеру 2. Время открытия и закрытия клапанов 4, 5 на различных режимах работы автономного источника питания подобрано экспериментально в зависимости от давления, расхода и влажности поступающего в топливную камеру 2 водорода, а также от выходного тока и напряжения батареи 1 топливных элементов.In operating mode, a regulated flow of hydrogen passes from the generator 3 through a pressure reducing valve 4 to the fuel chamber 2. The opening and closing times of valves 4, 5 at various operating modes of the autonomous power source are selected experimentally depending on the pressure, flow rate and humidity of the hydrogen entering the fuel chamber 2 as well as from the output current and voltage of the battery 1 of the fuel cells.

Автономный источник питания на топливных элементах с предложенной интегрированной системой обеспечения ее работы разработан и испытан в Объединенном институте высоких температур РАН совместно с Национальной инновационной кампанией «Новые энергетические проекты» для использования в аппаратуре приема и обработки информации и, в частности, для зарядки блоков питания сотовых телефонов. Испытания подтвердили эффективность предложенного технического решения.An autonomous fuel cell power source with the proposed integrated system for ensuring its operation was developed and tested at the Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences in conjunction with the New Energy Projects National Innovation Campaign for use in equipment for receiving and processing information and, in particular, for charging cellular power supplies phones. Tests confirmed the effectiveness of the proposed technical solution.

Claims (2)

1. Автономный источник питания на топливных элементах, содержащий батарею, по крайней мере, из двух мембранно-электродных сборок, образующих общую топливную камеру, и средства для подвода анодного и катодного газов, отличающийся тем, что он содержит генератор водорода, включающий сменные картриджи для взаимодействующих реагентов, редукционный и предохранительный клапаны для регулирования давления анодного газа в топливной камере, блок преобразования выходного напряжения и блок управления клапанами, причем выход генератора водорода соединен через редукционный клапан с входом топливной камеры, выход которой соединен с атмосферой через предохранительный клапан, токовые выводы мембранно-электродных сборок соединены с входом блока преобразования выходного напряжения, первый выход которого соединен через указанный блок управления с управляющими входами редукционного и предохранительного клапанов, а второй выход блока преобразования выполнен с возможностью подключения к потребителю.1. An autonomous fuel cell power source comprising a battery of at least two membrane-electrode assemblies forming a common fuel chamber and means for supplying anode and cathode gases, characterized in that it comprises a hydrogen generator including replaceable cartridges for interacting reagents, pressure reducing and safety valves for regulating the pressure of the anode gas in the fuel chamber, an output voltage conversion unit and a valve control unit, the output of a hydrogen generator with is dined through a pressure reducing valve with an inlet of the fuel chamber, the output of which is connected to the atmosphere through a safety valve, the current leads of the membrane-electrode assemblies are connected to the input of the output voltage conversion unit, the first output of which is connected through the specified control unit to the control inputs of the pressure and pressure relief valves, and the second the output of the conversion unit is configured to connect to a consumer. 2. Автономный источник питания на топливных элементах по п.1, отличающийся тем, что мембранно-электродные сборки батареи выполнены в виде трехслойной градиентнопористой структуры на основе протонобменных мембран, а редукционный и предохранительный клапаны снабжены пьезоэлектрическим приводом запорных элементов. 2. The self-contained power source on fuel cells according to claim 1, characterized in that the membrane electrode assemblies of the battery are made in the form of a three-layer gradient-pore structure based on proton exchange membranes, and the pressure reducing and safety valves are equipped with a piezoelectric actuator of the shut-off elements.
RU2007131378/09A 2007-08-17 2007-08-17 Independent power source on fuel cells RU2351040C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131378/09A RU2351040C1 (en) 2007-08-17 2007-08-17 Independent power source on fuel cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131378/09A RU2351040C1 (en) 2007-08-17 2007-08-17 Independent power source on fuel cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2351040C1 true RU2351040C1 (en) 2009-03-27

Family

ID=40543048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007131378/09A RU2351040C1 (en) 2007-08-17 2007-08-17 Independent power source on fuel cells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2351040C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2646530C2 (en) * 2015-07-16 2018-03-06 Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" (ООО "Инэнерджи") Portable hydrogen electric power supply
RU206225U1 (en) * 2020-05-26 2021-09-01 Общество с ограниченной ответственностью "ХитЛаб" COMPACT CHEMICAL HYDROGEN POWER SUPPLY AND FUEL CELL BATTERY FOR MOBILE ROBOTIC SYSTEMS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2646530C2 (en) * 2015-07-16 2018-03-06 Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" (ООО "Инэнерджи") Portable hydrogen electric power supply
RU206225U1 (en) * 2020-05-26 2021-09-01 Общество с ограниченной ответственностью "ХитЛаб" COMPACT CHEMICAL HYDROGEN POWER SUPPLY AND FUEL CELL BATTERY FOR MOBILE ROBOTIC SYSTEMS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6059286B2 (en) Generator shutoff valve
KR101386444B1 (en) Hydrogen generating fuel cell cartridges
JP4627997B2 (en) Fuel cell system
JP2004099434A (en) Hydrogen generating device
JP2019014644A (en) Hydrogen supply system
US20130149620A1 (en) System and method for purging a fuel cell system
EP3550056A1 (en) Hydrogen supply system
JP2015130365A (en) Operation method of fuel cell by passive reactant supply
RU2351040C1 (en) Independent power source on fuel cells
JP2005259364A (en) Liquid fuel cartridge for fuel cell
WO2010013711A1 (en) Fuel cell system and electronic device
US8367261B2 (en) Fuel cell device and method of operating the same
US7374836B2 (en) Fuel cell apparatus
RU2646530C2 (en) Portable hydrogen electric power supply
RU70051U1 (en) FUEL CELL BATTERY FOR A STAND-ALONE POWER SUPPLY
JP2011222356A (en) Fuel cell system
RU87574U1 (en) AUTONOMOUS FUEL POWER SUPPLY
JP5140993B2 (en) Fuel cell system
US20160156047A1 (en) Fuel Cell System
RU2345447C1 (en) Power plant based on fuel elements and power plant control method
JP5772681B2 (en) Fuel cell system
US11500401B1 (en) Passive dual modulating regulator for hydrogen generation
US20130065141A1 (en) Fuel Cell Device
Tian et al. Power Sources
JP2006073377A (en) Fuel cell system

Legal Events

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

Effective date: 20110818

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120510

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: 20130818