RU2538095C1 - Electrochemical generator with solid electrolyte - Google Patents
Electrochemical generator with solid electrolyte Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538095C1 RU2538095C1 RU2013142117/07A RU2013142117A RU2538095C1 RU 2538095 C1 RU2538095 C1 RU 2538095C1 RU 2013142117/07 A RU2013142117/07 A RU 2013142117/07A RU 2013142117 A RU2013142117 A RU 2013142117A RU 2538095 C1 RU2538095 C1 RU 2538095C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- electrochemical generator
- working chamber
- fuel
- heat exchanger
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии, в частности к электрохимическим генераторам на основе топливных элементов с твердым электролитом, и может быть использовано преимущественно для генераторов малой и средней мощности до 15÷20 кВт.The invention relates to the field of high-temperature electrochemistry, in particular to electrochemical generators based on fuel cells with a solid electrolyte, and can be used mainly for generators of small and medium power up to 15 ÷ 20 kW.
Известна электрохимическая установка на основе топливных элементов (заявка Японии B4 N4-3070, опубл. 21.01.1992 г., МПК H01M 8/04, 8/06) [1]. Установка содержит батарею топливных элементов, предназначенную для выработки электроэнергии, и конверторы, в одном из которых происходит обогащение водородом топливного газа, для чего в нем установлена горелка, соединенная с питающей системой для подачи воздуха, необходимого для сжигания. Питающая система установки содержит сеть нагревателя воздуха, обводную линию, шунтирующую нагреватель, регулирующий клапан, датчик температуры, операционный блок и регулятор.Known electrochemical installation based on fuel cells (Japanese application B4 N4-3070, publ. 21.01.1992, IPC
Общим для известного и заявляемого изобретений является наличие батареи топливных элементов, конвертора природного газа, газогорелочной системы, а также системы подготовки парогазовой смеси.Common to the known and claimed inventions is the presence of a fuel cell battery, a natural gas converter, a gas burner system, as well as a combined-gas mixture preparation system.
Известная электрохимическая установка решает задачу генерирования энергии высокой мощности, но не предусматривает минимизации потерь тепла, температуры, повышения скорости разогрева батареи, при этом отличается значительными габаритами и весом.The well-known electrochemical installation solves the problem of generating high power energy, but does not provide for minimizing heat loss, temperature, increasing the speed of heating the battery, while it differs in significant dimensions and weight.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является высокотемпературный топливный элемент (заявка Японии №62-176066, опубл. 01.08.1987 г., МПК4 H01M 8/06) [2], внутренняя поверхность кожуха которого покрыта теплоизолирующим материалом. Перегородка из материала с хорошей теплопроводностью делит внутреннее пространство устройства на камеру сгорания и рабочую воздушную камеру, в которой установлена батарея топливных элементов. Трубка для подачи топлива, очевидно, природного газа соединена с конвертором, размещенным в камере сгорания, выход которого соединен с входом батареи топливных элементов трубкой для подачи в топливный элемент топлива после его конверсии. Камеры соединены перепускной байпасной трубкой. Остающееся топливо из батареи топливных элементов отводят в камеру сгорания по соответствующей трубке.Closest to the claimed invention is a high-temperature fuel cell (Japanese application No. 62-176066, publ. 08/01/1987, IPC 4
Общим для известного и заявляемого электрохимических генераторов являются наличие рабочей камеры с батареей топливных элементов, камеры сгорания, конвертора, заключенных в общий корпус, а также канала для подачи и отвода топлива и газов. При этом известный электрохимический генератор не имеет теплообменника, вследствие чего характеризуется значительными потерями тепла и не может обеспечить равномерность температурного поля в рабочей камере, высокую скорость разогрева генератора и защиту топливных электродов от окисления в период разогрева генератора.Common to the known and claimed electrochemical generators are the presence of a working chamber with a battery of fuel cells, a combustion chamber, a converter enclosed in a common housing, as well as a channel for supplying and discharging fuel and gases. Moreover, the known electrochemical generator does not have a heat exchanger, as a result of which it is characterized by significant heat losses and cannot provide a uniform temperature field in the working chamber, a high heating rate of the generator and protection of the fuel electrodes from oxidation during the heating of the generator.
Задача настоящего изобретения заключается в достижении минимальных потерь тепла, равномерного распределения температуры в рабочей камере, повышения скорости разогрева электрохимического генератора, защиты топливных электродов от окисления в период разогрева генератора.The objective of the present invention is to achieve minimal heat loss, uniform temperature distribution in the working chamber, increase the heating rate of the electrochemical generator, protect the fuel electrodes from oxidation during the heating of the generator.
Заявлен электрохимический генератор с твердым электролитом, который содержит заключенные в корпус с теплоизолирующими стенками рабочую камеру с батареей топливных элементов, камеру сгорания, конвертор природного газа, каналы для подачи и отвода топлива и газов, при этом конвертор природного газа установлен в рабочей камере, теплообменник смонтирован в теплоизолирующих стенках, при этом канал для подачи газа-окислителя в рабочую камеру образован пространством между камерой сгорания и рабочей камерой и соединен с каналами для подачи воздуха в теплообменник, каналы для отходящих газов которого соединены с камерой сгорания.The claimed electrochemical generator with a solid electrolyte, which contains a working chamber with a fuel cell battery enclosed in a housing with heat-insulating walls, a combustion chamber, a natural gas converter, channels for supplying and discharging fuel and gases, while the natural gas converter is installed in the working chamber, the heat exchanger is mounted in heat-insulating walls, while the channel for supplying the oxidizing gas to the working chamber is formed by the space between the combustion chamber and the working chamber and is connected to the channels for supplying air into the heat exchanger, the exhaust gas channels of which are connected to the combustion chamber.
Кроме того, генератор отличается тем, что стенка рабочей камеры, обращенная к камере сгорания, перфорирована. Генератор содержит дополнительный пусковой конвертор, установленный в камере сгорания. Пусковой конвертор выполнен секционным, причем каждая из секций установлена на выходе из камеры сгорания.In addition, the generator is characterized in that the wall of the working chamber facing the combustion chamber is perforated. The generator contains an additional starting converter installed in the combustion chamber. The starting converter is made sectional, with each of the sections installed at the outlet of the combustion chamber.
Батарея топливных элементов содержит модули из последовательно соединенных топливных элементов блочного типа с твердым электролитом, имеющих каналы для разноименных электродов, расположенные под углом друг к другу, выходящие на взаимопересекающиеся поверхности элементов блочного типа, модули скомпонованы в плоские секции рамочного типа и сочленены таким образом, что каналы элементов блочного типа образуют сквозные открытые каналы секций для прохождения одного из активных газов и обеспечивают возможность параллельного и последовательного соединения модулей по току и по газу.The fuel cell battery contains modules of solid electrolyte block type fuel cells connected in series, having channels for opposite electrodes located at an angle to each other, facing the intersecting surfaces of the block type cells, the modules are arranged in flat sections of a frame type and are connected in such a way that channels of block-type elements form through open channels of sections for the passage of one of the active gases and provide the possibility of parallel and subsequent plugging the modules in current and gas.
Внешней несущей основой каждой секции топливных элементов является плоская, открытая с боков рама из окалиностойкого сплава, в верхней и нижней стенках рамы выполнены отверстия для прохождения одного из активных газов в открытые каналы секций топливных элементов, а между боковыми стенками рамы и секцией топливных элементов имеются отделения для коммутации модулей по току и по газу.The external supporting base of each fuel cell section is a flat, low-alloy alloy frame open on the sides, holes are made in the upper and lower walls of the frame for the passage of one of the active gases into the open channels of the fuel cell sections, and there are compartments between the side walls of the frame and the fuel cell section for switching modules in current and gas.
Последовательное соединение модулей по газу и одновременно по току выполнено посредством U-образных трубок и термокомпенсаторов, изготовленных из окалиностойких сплавов.The serial connection of the modules in gas and simultaneously in current is performed by means of U-shaped tubes and temperature compensators made of scale-resistant alloys.
Генератор содержит теплообменник ламельного типа, смонтированный с возможностью противоточного движения воздуха и отходящих газов, имеющий в продольном сечении форму змеевика из спаренных каналов, каждый из которых имеет поперечное сечение, близкое к плоской трубе, один из каналов пары предназначен для подачи воздуха, а другой - для отвода отходящих газов. Пара каналов теплообменника сочленена посредством разделяемой их плоской стенки, между контактирующими каналами теплообменника смонтированы теплоизолирующие прокладки. Теплообменник отделен от рабочей камеры слоем теплоизоляции.The generator contains a lamellar type heat exchanger mounted with the possibility of countercurrent movement of air and exhaust gases, having a longitudinal section in the form of a coil of twin channels, each of which has a cross section close to a flat pipe, one of the channels of the pair is designed to supply air, and the other for removal of exhaust gases. A pair of heat exchanger channels is articulated by means of a flat wall shared by them; heat-insulating gaskets are mounted between the contacting channels of the heat exchanger. The heat exchanger is separated from the working chamber by a layer of thermal insulation.
Сущность изобретения состоит в следующем. Размещение конвертора на выходе из рабочей камеры, то есть в потоке отходящих газов, позволяет распределять продукты конверсии по соответствующим секциям рамочного типа. Конвертор может состоять из нескольких частей, каждая из которых входит в состав плоской секции и располагается на входе в нее парогазовой смеси. В этом случае продукты паровой конверсии пускового конвертора также распределяются по соответствующим секциям рамочного типа.The invention consists in the following. Placing the converter at the outlet of the working chamber, that is, in the exhaust gas stream, allows you to distribute the conversion products among the corresponding sections of the frame type. The converter may consist of several parts, each of which is part of a flat section and is located at the inlet of a gas-vapor mixture. In this case, the steam conversion products of the starting converter are also distributed among the corresponding sections of the frame type.
Теплообменник, смонтированный в теплоизолирующих стенках, обеспечивает минимальные потери тепла через стенки корпуса, а также быстрый разогрев батареи топливных элементов и равномерное распределение температуры в рабочей камере, в частности в зоне расположения батареи топливных элементов. Наличие в схеме генератора пускового конвертора обеспечивает получение восстановительной газовой смеси, подаваемой на топливные электроды батареи топливных элементов с целью их защиты от окисления в период разогрева.A heat exchanger mounted in heat-insulating walls ensures minimal heat loss through the housing walls, as well as quick heating of the fuel cell battery and uniform temperature distribution in the working chamber, in particular in the area where the fuel cell battery is located. The presence in the generator circuit of a starting converter ensures the production of a reducing gas mixture supplied to the fuel electrodes of the battery of fuel cells in order to protect them from oxidation during the warm-up period.
Новый технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в достижении минимальных потерь тепла, равномерного распределения температуры в рабочей камере, повышения скорости разогрева электрохимического генератора, защиты топливных электродов от окисления в период разогрева генератора.A new technical result achieved by the claimed invention is to achieve minimal heat loss, uniform temperature distribution in the working chamber, increase the heating rate of the electrochemical generator, protect the fuel electrodes from oxidation during the heating of the generator.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на фиг.1 представлен заявленный электрохимический генератор с вертикальной компоновкой рабочей камеры и камеры сгорания, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - модуль из последовательно соединенных топливных элементов блочного типа с твердым электролитом; на фиг.3 - плоская секция рамочного типа, собранная сочленением модулей топливных элементов блочного типа с твердым электролитом; на фиг.4 - фрагмент (1/2 часть) теплообменника в аксонометрии.The invention is illustrated by graphic materials, where in Fig.1 presents the claimed electrochemical generator with a vertical layout of the working chamber and the combustion chamber, General view, a longitudinal section; figure 2 - module from series-connected fuel cells of the block type with a solid electrolyte; figure 3 is a flat section of the frame type, assembled by articulating the fuel cell modules of the block type with solid electrolyte; figure 4 is a fragment (1/2 part) of the heat exchanger in a perspective view.
В корпусе 1 с теплоизолирующей стенкой 2 размещены камера сгорания 3 с газогорелочным устройством 4 и пусковым конвертором 5, рабочая камера 6 с батареей 7. Батарея 7 состоит из трех секций рамочного типа, собранных сочленением модулей 8 топливных элементов 9 блочного типа с твердым электролитом. Генератор содержит основной конвертор 10, установленный после батареи топливных элементов 7 по ходу потока нагреваемого и используемого в батарее воздуха. Топливные элементы 9 имеют каналы 11 и 12 для разноименных электродов, расположенные под углом друг к другу, выходящие на взаимопересекающиеся поверхности элементов. При этом в собранных модулях каналы 11 являются открытыми, а каналы 12 - закрытыми. Единичные элементы 9 в каждом модуле соединены по току и по одному из активных газов (например, по топливному) последовательно при посредстве биполярных пластин 13. С торцов модуль закрывается крышками 14 и 15, трубки 16 и 17 служат для подвода и отвода горючего газа соответственно и одновременно являются токоотводами. Модули 8 скомпонованы в плоские секции 18 рамочного типа.In the housing 1 with a heat-insulating wall 2, a combustion chamber 3 with a gas burner 4 and a starting converter 5 is placed, a working chamber 6 with a battery 7. The battery 7 consists of three sections of a frame type assembled by connecting the
Как видно из фиг.3, модули в секции располагаются один над другим таким образом, что оси их открытых каналов по направлению совпадают, в результате чего образуется один разветвленный сквозной канал секции для пропускания одного из активных газов (воздуха). Следует отметить, что компоновка модулей с образованием сквозного разветвленного канала для воздуха может быть использована и для варианта, когда модули устанавливаются в вертикальном положении. Канал в этом случае будет занимать горизонтальное положение, а подача воздуха в секцию будет осуществляться сбоку секции, т.е. все будет повернуто на 90°.As can be seen from figure 3, the modules in the section are located one above the other so that the axes of their open channels coincide in direction, as a result of which one branched through channel of the section is formed for passing one of the active gases (air). It should be noted that the layout of the modules with the formation of a through branched channel for air can be used for the option when the modules are installed in a vertical position. The channel in this case will occupy a horizontal position, and air will be supplied to the section on the side of the section, i.e. everything will be rotated 90 °.
Кроме того, модули 8 скомпонованы в плоские секции 18 рамочного типа и сочленены таким образом, что обеспечивают возможность параллельного и последовательного соединения модулей по току и по газу. Количество элементов в модуле может быть от нескольких штук до 15-20 шт. и более. При разогреве электрохимического генератора с подачей активных газов (топливного и атмосферного воздуха) на электроды единичных элементов модуля на них и токоотводящих трубках возникает ЭДС, как ЭДС химического источника тока, по величине равная ЭДС единичного элемента, умноженной на число элементов в модуле.In addition, the
Внешней несущей основой каждой секции топливных элементов является плоская, открытая с боков рама 19 из окалиностойкого сплава, в верхней 20 и нижней 21 стенках рамы 18 выполнены отверстия 22 для прохождения одного из активных газов в открытые каналы секций 19. Между боковыми стенками 23 рамы 19 и секцией топливных элементов имеются отделения для коммутации модулей по току и по газу. При этом последовательное соединение модулей по газу и одновременно по току выполнено посредством U-образных трубок 24 и термокомпенсаторов 25, изготовленных из окалиностойких сплавов. В теплоизолирующей стенке 2 размещен теплообменник 26 ламельного типа, отделенный от рабочей камеры слоем теплоизоляции 27 и имеющий отделение 28 для секций 19. В продольном сечении теплообменник имеет форму змеевика из пары каналов с поперечным сечением, близким к плоской трубе: канал 29 для подачи воздуха и канал 30 - для отходящих газов из камеры сгорания. Пары каналов теплообменника сочленены посредством разделяемой их плоской стенки 31. Между контактирующими каналами теплообменника установлены теплоизолирующие прокладки (не показаны). Теплообменник смонтирован с возможностью противоточного движения воздуха и отходящих газов. Отдельные части теплообменника описанной конструкции расположены в верхней теплоизолирующей стенке генератора. Конкретная конструкция генератора и отдельных его частей в определенной степени будет зависеть и от вида используемых единичных элементов, модулей и их сборок.The external supporting base of each section of the fuel elements is a flat, low-
Равномерное распределение воздуха по секциям и модулям обеспечивается наличием в генераторе газораспределительного (воздухораспределительного) канала 32, образованного решеткой 33, являющейся перфорированным днищем рабочей камеры 6 и крышкой 34 камеры сгорания 3. Канал 32 служит для подачи газа-окислителя в рабочую камеру 6, а патрубок 35 - для отвода отходящих газов из камеры сгорания. Канал 32 соединен с каналом 29 теплообменника 26, а канал 30 теплообменника 26 патрубками 36 соединен с камерой сгорания 3. Для подачи воздуха в генератор служат канал 37 с регулятором расхода воздуха 38 и канал 39 с регулятором расхода воздуха 40, а для сброса отходящих газов - канал 41. В приведенном примере пусковой конвертор 5 выполнен секционным, причем каждая из секций установлена на выходе из камеры сгорания 3. Кроме того, генератор содержит устройство для каталитического дожига отходящих газов 42, которые подводятся в него с помощью трубки 43. Для определения коэффициента использования горючего газа в секциях батареи используются показания твердоэлектролитного датчика (не показан), установленного в потоке отходящих газов с топливных электродов, пропускаемым по трубке 43. Генератор содержит регулятор расхода природного газа 44, регулятор расхода воды 45, устройство для получения парогазовой смеси 46, регулятор-распределитель парогазовой смеси 47, конверторы, входящие в состав секций 48, каналы 49 теплообменника с автоматизированной заслонкой 50 для направления газовой смеси, канал 51 для частичного сброса отходящих газов в основной канал 41. Генератор имеет токоотводы 52, установленные на газоподводящей 53 и газоотводящей 54 трубках секции топливных элементов.The uniform distribution of air over the sections and modules is ensured by the presence in the generator of a gas distribution (air distribution) channel 32 formed by a grill 33, which is the perforated bottom of the working chamber 6 and the cover 34 of the combustion chamber 3. Channel 32 serves to supply the oxidizing gas to the working chamber 6, and the pipe 35 - for removal of exhaust gases from the combustion chamber. Channel 32 is connected to
В составе электрохимического генератора секция разогревается до рабочей температуры с подачей горючего газа на топливный электрод и воздуха на кислородный. В процессе нагрева на выходных электродах секции возникает электродвижущая сила (ЭДС), при выводе секции на рабочие температуры величина этой ЭДС достигает рабочих значений, равных сумме величины отдельных модулей при их последовательном включении, а секция становится источником тока для внешних потребителей. Электрохимический генератор может состоять из нескольких секций, а его ЭДС будет определяться электрической схемой соединения секций. Суммарная мощность генератора будет складываться из мощностей, входящих в его состав секций. Выведение генератора на рабочие параметры означает, что с этого момента он становится источником электрохимической энергии для подключенных к нему потребителей.As part of the electrochemical generator, the section is heated to operating temperature with the supply of combustible gas to the fuel electrode and air to the oxygen. During heating, an electromotive force (EMF) occurs at the output electrodes of the section, when the section is brought to operating temperatures, the value of this EMF reaches the operating values equal to the sum of the values of the individual modules when they are switched on in series, and the section becomes a current source for external consumers. The electrochemical generator may consist of several sections, and its EMF will be determined by the electrical circuit of the connection sections. The total capacity of the generator will consist of the capacities included in its composition sections. Bringing the generator to operating parameters means that from that moment it becomes a source of electrochemical energy for consumers connected to it.
Заявленный электрохимический генератор работает следующим образом.The claimed electrochemical generator operates as follows.
Подаваемый в генератор природный газ разделяется на два потока, один из которых направляется в газогорелочное устройство 4, а другой поступает сначала в регулятор расхода 44, а затем в устройство 45 для получения парогазовой смеси. Вода через регулятор расхода 46 также поступает в устройство 45. Полученная парогазовая смесь при посредстве регулятора-распределителя 47 направляется в пусковой конвертор 5 и основной конвертор 10 для паровой конверсии метана.The natural gas supplied to the generator is divided into two streams, one of which is sent to the gas burner device 4, and the other enters first into the flow regulator 44, and then into the device 45 for receiving the gas-vapor mixture. Water through the flow regulator 46 also enters the device 45. The resulting vapor-gas mixture is sent via the regulator-distributor 47 to the starting converter 5 and the
В период запуска и разогрева генератора горючий газ подается в газогорелочное устройство 4 камеры 3 сгорания. Отходящие газы в камере 3 омывают пусковой конвертор 5 и по патрубкам 35 поступают в каналы 30 для отходящих газов теплообменника 26. Одновременно атмосферный воздух поступает в воздушные каналы 29 теплообменника 26 и далее при посредстве канала 32 равномерно распределяется по воздушным каналам секции, а горячий газ, состоящий из смеси метана и паров воды и поступающий из устройства 47, подается в пусковые конверторы 5 и далее - на топливные электроды секций.During the start-up and warm-up period of the generator, combustible gas is supplied to the gas burner device 4 of the combustion chamber 3. The exhaust gases in the chamber 3 wash the starting converter 5 and through the
Пройдя через кислородные электроды батареи 7 топливных элементов рабочей камеры 6, объединенный по кислороду воздух омывает основной конвертор 10, подогревая его, и далее, смешиваясь с отходящими газами газовых горелок и камеры сжигания, поступает в устройство для каталитического дожига 42, в которое по трубке 43 поступают также отходящие газы с топливных электродов батареи 7. Дожиг отходящих газов в каталитическом устройстве 42, куда они подводятся с помощью трубки 43, производят потому, что в отходящих газах с топливных электродов батареи всегда содержится некоторое количество непрореагировавших водорода и оксида углерода. Поставщиком кислорода при этом в основном является газовая смесь, поступающая с кислородных электродов батареи и из камеры сгорания. При малых коэффициентах использования горючих газов на электродах генератора и его повышенной мощности устройство для дожига (и утилизации тепла) целесообразным представляется выносить за пределы собственно генератора, а для небольшой мощности в отдельных случаях дожиг может осуществляться просто на свече. После дожига часть полученной смеси отходящих газов направляется в теплообменник для нагрева воздуха, а другая часть - в выхлопную трубу 41 при посредстве специального устройства для частичного сброса, включенного в систему автоматического поддержания заданной температуры в рабочей зоне генератора, в зоне расположения секций. В течение определенного времени температура батареи 7 топливных элементов достигает требуемой величины, и генератор переводится в рабочий режим, в режим отбора электрической мощности во внешнюю электрическую цепь. При этом подача углеводородсодержащего газа в пусковой конвертор 5 прекращается и одновременно с этим газовая смесь, представляющая собой смесь углеводородного топлива с парами воды, поступает в основной конвертор 10 или в конверторы, входящие в состав секций 48, и далее в пространство топливных электродов батареи 7. Пройдя через батарею 7, обедненный по горючим компонентам топливный газ поступает в зону расположения конвертора 10, где смешивается с обедненным воздухом, поступающим также из батареи 7, затем дожигается в устройстве 42 и сбрасывается частично в канал 51, а частично в каналы 49 теплообменника. Отвод тока от секции осуществляют с помощью токоотводов 52, установленных на газоподводящей 53 и газоотводящей 54 трубках секции топливных элементов.After passing through the oxygen electrodes of the battery 7 of the fuel cells of the working chamber 6, the oxygen-combined air washes the
Заявленный электрохимический генератор может быть выполнен также с горизонтальной компоновкой рабочей камеры 6 и камеры сгорания 3 и под любым другим углом их расположения.The claimed electrochemical generator can also be made with a horizontal layout of the working chamber 6 and the combustion chamber 3 and at any other angle of their location.
В приведенном примере описана работа электрохимического генератора с вертикальным потоком воздуха в рабочей камере. Подобным образом может работать генератор с горизонтальным потоком воздуха в рабочей камере и горизонтальным результирующим потоком горючего газа в батарее топливных элементов. Кроме описанного, определенный интерес представляет вариант с параллельным включением модулей и по току, и по одному из активных газов. Преимуществом этого варианта является идентичность условий работы всех модулей. Необходимо отметить, что секции рамочного типа с успехом могут быть использованы и в других конструктивно-технических вариантах единичных элементов: трубчатых, наперсточных и даже малогабаритных планарных.The above example describes the operation of an electrochemical generator with a vertical air flow in a working chamber. In a similar way, a generator can operate with a horizontal air flow in the working chamber and a horizontal resulting flow of combustible gas in the fuel cell battery. In addition to the described, of particular interest is the option with the parallel inclusion of modules both in current and in one of the active gases. The advantage of this option is the identical working conditions of all modules. It should be noted that sections of the frame type can be successfully used in other structural and technical versions of individual elements: tubular, thimble, and even small planar ones.
Заявляемый электрохимический генератор обладает следующими преимуществами:The inventive electrochemical generator has the following advantages:
- простота способа подвода горючих газов к отдельным частям (модулям) электрохимической части ЭХГ и отведения от них продуктов окисления;- the simplicity of the method of supplying combustible gases to individual parts (modules) of the electrochemical part of the ECG and the removal of oxidation products from them;
- оптимальный вариант подвода воздуха к элементам и модулям;- The best option for supplying air to the elements and modules;
- простота и надежность электрической коммутации небольших единичных элементов и модулей;- simplicity and reliability of electrical switching of small individual elements and modules;
- обеспечение равномерности температурного поля (близости температур) во всем объеме электрохимической части генератора и в отдельных его частях (элементах и модулях);- ensuring the uniformity of the temperature field (proximity of temperatures) in the entire volume of the electrochemical part of the generator and in its individual parts (elements and modules);
- обеспечение достаточно высокой скорости разогрева и охлаждения генератора;- providing a sufficiently high speed of heating and cooling the generator;
- достижение наиболее высоких эксплуатационных и технико-экономических показателей генератора;- achieving the highest operational and technical and economic indicators of the generator;
- относительно легкая замена отдельных модулей и секций, то есть отдельных узлов электрохимической части генератора.- relatively easy replacement of individual modules and sections, that is, individual nodes of the electrochemical part of the generator.
Как показали испытания модулей, секций и самого генератора, а также проведенные расчеты, электрохимический генератор заявляемой конструкции с единичными топливными элементами блочного типа обладает значительно более высокими техническими (в частности, объемными и весовыми), а также технико-экономичными характеристиками, чем электрохимические твердоэлектролитные генераторы других конструкций.As shown by tests of modules, sections and the generator itself, as well as the calculations, an electrochemical generator of the claimed design with single fuel cells of a block type has significantly higher technical (in particular, volume and weight), as well as technical and economical characteristics, than electrochemical solid electrolyte generators other designs.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013142117/07A RU2538095C1 (en) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | Electrochemical generator with solid electrolyte |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013142117/07A RU2538095C1 (en) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | Electrochemical generator with solid electrolyte |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2538095C1 true RU2538095C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53287976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013142117/07A RU2538095C1 (en) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | Electrochemical generator with solid electrolyte |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2538095C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608053C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-01-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральская производственная компания" | Module of removal and distribution of heat energy of power plant on solid oxide fuel cells |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62176066A (en) * | 1986-01-28 | 1987-08-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High temperature operation type fuel cell |
| RU2121191C1 (en) * | 1996-04-01 | 1998-10-27 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Electrochemical generator |
| RU2127931C1 (en) * | 1992-11-25 | 1999-03-20 | С.Хсу Майкл | Electrochemical transducer system |
| JP2005243647A (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Samsung Sdi Co Ltd | Reformer of fuel cell system and fuel cell system using the same |
| RU2355072C1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") | Fuel-cell battery |
| RU2462398C2 (en) * | 2010-11-30 | 2012-09-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Aircraft power plant |
-
2013
- 2013-09-13 RU RU2013142117/07A patent/RU2538095C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62176066A (en) * | 1986-01-28 | 1987-08-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High temperature operation type fuel cell |
| RU2127931C1 (en) * | 1992-11-25 | 1999-03-20 | С.Хсу Майкл | Electrochemical transducer system |
| RU2121191C1 (en) * | 1996-04-01 | 1998-10-27 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Electrochemical generator |
| JP2005243647A (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Samsung Sdi Co Ltd | Reformer of fuel cell system and fuel cell system using the same |
| RU2355072C1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") | Fuel-cell battery |
| RU2462398C2 (en) * | 2010-11-30 | 2012-09-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Aircraft power plant |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608053C1 (en) * | 2015-10-06 | 2017-01-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Уральская производственная компания" | Module of removal and distribution of heat energy of power plant on solid oxide fuel cells |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5129452B2 (en) | Fuel cell power generation system | |
| Wang et al. | Development of highly efficient methanol steam reforming system for hydrogen production and supply for a low temperature proton exchange membrane fuel cell | |
| JP5941148B2 (en) | Hybrid system | |
| JP6283269B2 (en) | Fuel cell module | |
| KR20110044771A (en) | Improved fuel cell stack flow hood air flow using an air distribution device | |
| Yen et al. | Experimental investigation of 1 kW solid oxide fuel cell system with a natural gas reformer and an exhaust gas burner | |
| CN109830729B (en) | Device and method for supporting direct internal reforming solid oxide fuel cell by heat pipe | |
| CA2367128A1 (en) | Method for the cold-starting of a fuel cell battery, and associated fuel cell battery | |
| JP4508557B2 (en) | Power generation / hot water cogeneration system | |
| Lanzini et al. | Experimental investigations and modeling of direct internal reforming of biogases in tubular solid oxide fuel cells | |
| CN104577157B (en) | Fuel cell heating device and heating means, fuel cell system | |
| RU2538095C1 (en) | Electrochemical generator with solid electrolyte | |
| JP2017027766A (en) | Solid oxide type fuel battery power generation system using cartridge gas and portable electric generator | |
| JP5159707B2 (en) | Power generation system operation method | |
| JP2016139470A (en) | Fuel cell module | |
| JP5620174B2 (en) | Fuel cell module and fuel cell device | |
| JP4475861B2 (en) | Solid oxide fuel cell unit | |
| KR20210078058A (en) | Steam Reformer with Multi Reforming Reactor | |
| KR101490691B1 (en) | a BOP system of solid oxide fuel cell, a stack module of solid oxide fuel cell including it and an operating method to increase thermal efficiency thereof | |
| JP2012003934A (en) | Solid oxide type fuel cell | |
| RU2474929C1 (en) | Electrochemical generator on solid oxide fuel cells | |
| JP2009302010A (en) | Fuel cell cogeneration system | |
| JP2019091619A (en) | Fuel cell module and fluid supply apparatus used therefor | |
| CN109478662A (en) | Fuel cell system | |
| KR101316042B1 (en) | Integrated Reformer System for a Fuel Cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160914 |