RU2443041C2

RU2443041C2 - Method for electric energy production by the way of its electrochemical generation and device for its realization

Info

Publication number: RU2443041C2
Application number: RU2008150173/07A
Authority: RU
Inventors: Виталий Макарович Рябков (RU); Виталий Макарович Рябков; Данила Витальевич Рябков (RU); Данила Витальевич Рябков
Original assignee: Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2012-02-20
Also published as: RU2008150173A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: method of electric energy generation involves the electrolyte pumping through the reactor having two electrodes with the holes one of which is covered with dielectric on the side directed to electrolyte flow, the effective load is connected to electrodes and from the power source of the starting unit positive potential is sent to first electrode and negative potential is sent to the second one, after the reactor is saturated with gases and ions the power source of starting unit is turned off. The device for realization of said method is also being patented.

EFFECT: simplified process control technology.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области преобразования химической энергии в электрическую энергию, в частности к электрохимическим генераторам, и может найти применение в устройствах, работающих с электропитанием на постоянном токе.The invention relates to the field of conversion of chemical energy into electrical energy, in particular to electrochemical generators, and may find application in devices operating with direct current power.

Известен способ и устройство для получения электрической энергии с использованием электрохимической системы железо-галоген. Устройство представляет собой емкость, разделенную на два отделения проницаемой для ионов мембраной, в одном из которых размещен катод, на котором протекает реакция A known method and device for producing electrical energy using an electrochemical system of iron-halogen. The device is a container divided into two compartments by an ion-permeable membrane, in one of which a cathode is placed on which the reaction proceeds

Fe⁺³→Fe⁺², а в другом - анод, на котором протекает реакция восстановления галогена. При этом через отделения корпуса устройства осуществляют прокачивание электролитов для восполнения расходуемых компонентов. Электролит хранится в баке и подается в емкость с помощью насоса. (CN 101047261, Н01М 6/00, Н01М 12/00, опубл. 2007-10-03).Fe ⁺³ → Fe ⁺² , and in the other, an anode on which the halogen reduction reaction proceeds. At the same time, through the compartments of the device casing, pumping of electrolytes is carried out to replenish the consumed components. The electrolyte is stored in a tank and fed into the tank using a pump. (CN 101047261, H01M 6/00, H01M 12/00, publ. 2007-10-03).

Недостатком известного способа является нестабильность и низкие значения напряжения на электродах устройства, а также сложность управления раздельной прокачкой электролита через отделения устройства.The disadvantage of this method is the instability and low voltage values on the electrodes of the device, as well as the difficulty of controlling separate pumping of the electrolyte through the device compartment.

Задачей изобретения и его техническим результатом является создание способа получение электрической энергии и устройства для его реализации, обеспечивающих при генерации электроэнергии простоту управления процессом.The objective of the invention and its technical result is the creation of a method for producing electrical energy and a device for its implementation, which ensures the ease of process control during power generation.

Технический результат достигается тем, что способ получения электрической энергии включает прокачивание электролита через реактор с омыванием двух электродов, при этом в качестве электролита используют водный раствор бикарбоната натрия, который прокачивают через первый и второй электроды с отверстиями, причем поверхность второго электрода со стороны первого электрода покрыта диэлектриком, при этом к электродам подключают внешнюю полезную нагрузку и от источника тока пускового устройства на первый электрод подают положительный электрический потенциал, а на второй электрод - отрицательный потенциал, и после насыщения реактора газами и ионами источник тока пускового устройства отключают.The technical result is achieved by the fact that the method of producing electric energy involves pumping an electrolyte through a reactor with washing two electrodes, while the electrolyte is an aqueous solution of sodium bicarbonate, which is pumped through the first and second electrodes with holes, and the surface of the second electrode is coated on the side of the first electrode a dielectric, in this case, an external payload is connected to the electrodes and a positive elem an insulating potential and the second electrode - negative potential, and after saturation of reactor gases and ions of the source current is switched off the starting device.

Технический результат также достигается тем, что устройство для получения электрической энергии включает реактор с корпусом из токонепроводящего материала и с двумя электродами, бак с электролитом и насос для прокачки электролита через реактор, причем дополнительно содержит вентиль, бак для использованного электролита, источник тока пускового устройства и полезную нагрузку, подключаемые к электродам, при этом электроды снабжены отверстиями для транспортировки электролита, а поверхность второго электрода покрыта со стороны первого электрода диэлектриком, при этом на первый электрод подают положительный электрический потенциал, а на второй электрод - отрицательный потенциал.The technical result is also achieved by the fact that the device for producing electrical energy includes a reactor with a housing of non-conductive material and with two electrodes, a tank with electrolyte and a pump for pumping electrolyte through the reactor, and further comprises a valve, a tank for used electrolyte, a current source of the starting device, and the payload connected to the electrodes, while the electrodes are provided with holes for transporting the electrolyte, and the surface of the second electrode is covered on the side of the first a dielectric electrode, while the first electrode serves a positive electric potential, and the second electrode a negative potential.

Изобретение может быть проиллюстрировано на рис.1, где:The invention can be illustrated in Fig. 1, where:

1 - реактор;1 - reactor;

2 - корпус реактора;2 - reactor vessel;

3 - первый электрод с отверстиями;3 - the first electrode with holes;

4 - второй электрод с отверстиями;4 - second electrode with holes;

5 - диэлектрическое покрытие второго электрода;5 - dielectric coating of the second electrode;

6 - бак с исходным электролитом;6 - tank with the original electrolyte;

7 - насос для подачи электролита;7 - pump for supplying electrolyte;

8 - вентиль;8 - valve;

9 - трубопровод подвода и отвода электролита;9 - pipeline supply and removal of electrolyte;

10 - бак с использованным электролитом;10 - tank with used electrolyte;

11 - источник тока пускового устройства;11 - current source of the starting device;

12 - полезная нагрузка;12 - payload;

К1 и К2 - ключи подключения источника тока полезной нагрузки.K1 and K2 are the keys for connecting the payload current source.

Осуществление способа по изобретению с использованием устройства для его реализации ведется следующим образом.The implementation of the method according to the invention using a device for its implementation is as follows.

Перед запуском устройства по изобретению в бак (6) заливают электролит, представляющий собой водный раствор бикарбоната натрия, который трубопроводом (9) соединен с корпусом реактора (2), выполненным из непроводящего материала. При этом к электродам ключами К1 и К2 подключают полезную нагрузку (12) и внешний источник питания (11) пускового устройства (аккумулятор). После этого начинают прокачку электролита через реактор (1), который последовательно проходит через отверстия первого металлического электрода (3), отверстия второго металлического электрода (4), снабженного со стороны первого электрода диэлектрическим покрытием (5), и подается в бак с использованным электролитом (10). Расход электролита (скорость прокачки) регулируют с помощью насоса (7) для прокачки электролита и вентиля (8).Before starting the device according to the invention, an electrolyte is added to the tank (6), which is an aqueous solution of sodium bicarbonate, which is connected by a pipe (9) to the reactor vessel (2) made of non-conductive material. At the same time, the payload (12) and the external power source (11) of the starting device (battery) are connected to the electrodes with the keys K1 and K2. After that, the electrolyte is pumped through the reactor (1), which sequentially passes through the holes of the first metal electrode (3), the holes of the second metal electrode (4), which is provided with a dielectric coating on the side of the first electrode (5), and is fed into the tank with the used electrolyte ( 10). The electrolyte flow rate (pumping speed) is controlled by a pump (7) for pumping the electrolyte and valve (8).

При наложении потенциалов от внешнего источника тока (11) на первом электроде (3) образуются диссоциированные и/или гидратированные продукты электрохимических реакций, которые потоком электролита переносятся через отверстия второго электрода (4). Наличие диэлектрика (5) на поверхности второго электрода препятствует быстрому протеканию обратных реакций на поверхности второго электрода в межэлектродном пространстве. После насыщения объема реактора за вторым электродом продуктами электрохимических реакций на первом электроде, внешний источник тока (11) отключают и к электродам (3, 4) остается подключенной только полезная нагрузка (12). После отключения на электродах начинают протекать электрохимические реакции, что сопровождается появлением тока через полезную нагрузку, величина которого (а также величина напряжения) со временем убывает. Для обеспечения протекания тока через полезную нагрузку требуемой величины необходимо повторно подключить внешний источник тока к электродам и повторить последовательность приемов способа (насыщение пространства реактора за вторым электродом продуктами реакций на первом электроде - отключение внешнего источника тока и т.д.). Конкретные электрические параметры устройства как генератора электрической энергии регулируются скоростью прокачки электролита, концентрацией бикарбоната в растворе электролита, площадью электродов, размерами и числом отверстий в электродах, температурой, частотой подключения внешнего источника тока, электрическими параметрами внешнего воздействия на электроды (напряжение, ток) и т.д.When potentials are applied from an external current source (11), dissociated and / or hydrated products of electrochemical reactions are formed on the first electrode (3), which are transferred by the electrolyte stream through the holes of the second electrode (4). The presence of a dielectric (5) on the surface of the second electrode prevents the reverse reactions from rapidly occurring on the surface of the second electrode in the interelectrode space. After saturation of the reactor volume behind the second electrode with products of electrochemical reactions at the first electrode, the external current source (11) is turned off and only the payload remains connected to the electrodes (3, 4) (12). After disconnection, electrochemical reactions begin to occur on the electrodes, which is accompanied by the appearance of current through the payload, the magnitude of which (as well as the magnitude of the voltage) decreases over time. To ensure the flow of current through the payload of the required value, it is necessary to reconnect the external current source to the electrodes and repeat the sequence of method receptions (saturation of the reactor space behind the second electrode with reaction products on the first electrode — disconnection of the external current source, etc.). The specific electrical parameters of the device as an electric energy generator are controlled by the electrolyte pumping rate, the concentration of bicarbonate in the electrolyte solution, the area of the electrodes, the size and number of holes in the electrodes, the temperature, the frequency of connecting an external current source, the electrical parameters of the external effect on the electrodes (voltage, current), and t .d.

Таким образом, осуществление способа по изобретению и устройства для его реализации позволяет достигнуть (по сравнению с наиболее близким аналогом) поставленный технический результат - обеспечить простоту управления процессом генерации электроэнергии.Thus, the implementation of the method according to the invention and the device for its implementation allows to achieve (in comparison with the closest analogue) the technical result - to provide ease of control of the process of generating electricity.

Claims

1. A method of producing electrical energy, comprising pumping an electrolyte through a reactor with washing off two electrodes, characterized in that the electrolyte is an aqueous solution of sodium bicarbonate, which is pumped through the first and second electrodes with holes, the surface of the second electrode being coated with a dielectric on the side of the first electrode in this case, an external payload is connected to the electrodes and a positive potential is supplied to the first electrode from the starting device current source, and about -negative potential, and after saturation of reactor gases and ions of the source current is switched off the starting device.

2. A device for generating electrical energy, comprising a reactor with a housing of non-conductive material and with two electrodes, a tank with an electrolyte and a pump for pumping electrolyte through the reactor, characterized in that it further comprises a valve, a tank for the used electrolyte, a current source of a starting device and a useful the load connected to the electrodes, while the electrodes are provided with holes for transporting the electrolyte, and the surface of the second electrode is coated on the side of the first electrode with a dielectric.