початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2280924

Хімічних джерел НА ОСНОВІ воднево-кисневі
паливних ЕЛЕМЕНТІВ

Ім'я винахідника: Карич Зія Рамізовіч (RU)
Ім'я патентовласника: Карич Зія Рамізовіч (RU)
Адреса для листування: 129626, Москва, Кучин пер., 12, кв.1, З.Р. Карічеву
Дата початку дії патенту: 2005.01.31

Винахід відноситься до області електротехніки, зокрема до особливості виконання електрохімічних генераторів (ЕХГ) на основі паливних елементів (ПЕ) з лужним електролітом, і може бути використано при виробництві зазначених генераторів. Згідно винаходу ЕХГ містить батарею паливних елементів (БТЕ), системи подачі і продування водню і кисню, контур циркуляції електроліту з насосом, теплообмінником, нагрівачем і електролітний ємністю з датчиком рівня електроліту, розміщеної під БТЕ, при цьому БТЕ виконана з двох блоків, кожен з яких складається з набору модулів ТЕ фільтпрессной конструкції з внутрішніми колекторами водню, кисню і електроліту, при цьому на магістралях з'єднання блоків за воднем і киснем встановлені влагоотделители з дренажними клапанами, виходи яких з'єднані з електролітній ємністю. Технічним результатом винаходу є підвищення надійності роботи ЕХГ.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області електрохімічних генераторів (ЕХГ) на основі паливних елементів (ПЕ) з лужним електролітом і може бути використано при виробництві зазначених генераторів.

Відомий ЕХГ на основі воднево-кисневих ТЕ, що містить батарею ТЕ, системи подачі і продування водню і кисню, контур циркуляції електроліту з насосом, теплообмінником, електролітний ємністю з датчиками температури і рівня електроліту (див. Пат. США 3935028, кл. Н 01 М 8/04, 1976).

Недоліком даного ЕХГ є складність його експлуатації при запуску і зупинці, пов'язана зі зливом, заправкою і розігрівом електроліту.

З відомих ЕХГ найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак і досягається технічного результату є ЕХГ на основі воднево-кисневих ТЕ, що містить батарею паливних елементів, системи подачі і продування водню і кисню, контур циркуляції електроліту з насосом, теплообмінником, нагрівачем і електролітний ємністю з рівня електроліту , розміщеної під батареєю паливних елементів (див. пат. РФ №2245594, кл. Н 01 M 8/04, 27.01.2005).

Недоліком вказаного ЕХГ є складність його експлуатації, пов'язана з видаленням і збором крапельної рідини з газових магістралей батареї паливних елементів.

Завданням винаходу є створення надійного в експлуатації ЕХГ, позбавленого вказаних недоліків.

Зазначений технічний результат досягається тим, що ЕХГ на основі воднево-кисневих ТЕ містить батарею паливних елементів (БТЕ), системи подачі і продування водню і кисню, контур циркуляції електроліту з насосом, теплообмінником, нагрівачем і електролітний ємністю з датчиком рівня електроліту, розміщеної під БТЕ , при цьому відповідно до винаходу БТЕ виконана з двох блоків, кожен з яких складається з набору модулів ТЕ фільтр-прессной конструкції з внутрішніми колекторами водню, кисню і електроліту, при цьому на магістралях з'єднання блоків за воднем і киснем встановлені влагоотделители з дренажними клапанами, виходи яких з'єднані з електролітній ємністю.

Таке виконання БТЕ і наявність між блоками вологовіддільників і дренажних клапанів дозволяє підвищити надійність експлуатації ЕХГ за рахунок зменшення гідравлічного опору за воднем і киснем, а й за рахунок відділення і видалення вологи із з'єднувальних магістралей між блоками.

Доцільно, щоб ТЕ в модулях були з'єднані за воднем і киснем паралельно, а модулі в блоках з'єднані за воднем і киснем паралельно послідовно.

Таке з'єднання ТЕ за воднем і киснем дозволяє зменшити гідравлічний опір, підвищити надійність експлуатації ЕХГ.

Доцільно, щоб модулі ТЕ в батареї були з'єднані по електроліту паралельно, при цьому вхід електроліту виконаний в нижні електролітні колектора БТЕ, а вихід електроліту виконаний з верхніх електролітних колекторів БТЕ.

Подача електроліту в нижні колектора БТЕ, а вихід з верхніх колекторів дозволяє забезпечити винос газових бульбашок з електролітних порожнин ТЕ, що підвищує надійність експлуатації ЕХГ.

Доцільно, щоб контур циркуляції електроліту через дренажний клапан був з'єднаний з електролітній ємністю.

Наявність дренажного клапана, з'єднаного з електролітній ємністю, спрощує заправку і злив електроліту при запуску і зупинці ЕХГ.

Доцільно, щоб БТЕ була забезпечена датчиком температури, розташованим на виході електроліту з БТЕ.

Наявність датчика температури на виході електроліту дозволяє контролювати і підтримувати робочу температуру в заданому діапазоні, що підвищує надійність експлуатації ЕХГ.

Доцільно, щоб система подачі водню і кисню для забезпечення реверсивної подачі включала два кисневих і два водневих клапана, при цьому одні водневий і кисневий клапани підключені до одного блоку БТЕ, а інші підключені до іншого блоку БТЕ.

Доцільно, щоб система продувки водню і кисню включала два кисневих і два водневих клапана, при цьому одні водневий і кисневий клапани підключені до одного блоку БТЕ, а інші підключені до іншого блоку БТЕ.

Зазначене виконання систем подачі і продування водню і кисню підвищує надійність експлуатації ЕХГ за рахунок реверсу подачі реагентів і надійного видалення інертних домішок з газових порожнин ТЕ.

Доцільно, щоб в початковому стані вільний обсяг V _св електролітній ємності контуру циркуляції електроліту, призначений для накопичення утворюється в ТЕ води, визначався виразом

V _св = V _н (С _{н н} -С _к) / С _{до до,} де V _св - вільний об'єм електролітній ємності, (л), V _н, V _к - початковий і кінцевий обсяги електроліту в ємності відповідно (л), С _н, С _до - початкова і кінцева концентрації (%) електроліту в ємності, розміщеної під батареєю паливних елементів, _{н, до} - початкова і кінцева щільності електроліту в ємності (кг / л).

Правильний вибір вільного об'єму електролітній ємності забезпечує накопичення утворюється в ТЕ води при зміні концентрації електроліту в допустимих межах і збереженні електричних характеристик.

Доцільно, щоб електролітна ємність була виконана у вигляді двох судин рівного об'єму, сполучених в нижній частині по електроліту.

Таке виконання електролітній ємності спрощує компоновку ЕХГ і зменшує його габарити.

Доцільно, щоб вихід дренажного клапана на магістралі з'єднання блоків БТЕ за воднем був з'єднаний з одним посудиною електролітній ємності, а вихід дренажного клапана на магістралі з'єднання блоків БТЕ по кисню з'єднаний з іншим посудиною.

З'єднання дренажних клапанів з різними судинами електролітній ємності запобігає змішання водню і кисню в ємності і утворення вибухонебезпечної газової суміші. Це запобігає можливості вибуху і підвищує експлуатаційну надійність ЕХГ.

Проведений аналіз рівня техніки показав, що заявлена ​​сукупність істотних ознак, викладена у формулі винаходу, невідома. Це дозволяє зробити висновок про її відповідність критерію "новизна".

Для перевірки відповідності заявленого винаходу критерію "винахідницький рівень" проведено додатковий пошук відомих технічних рішень з метою виявлення ознак, що збігаються з відмінними від прототипу ознаками заявленого технічного рішення. Встановлено, що заявлене технічне рішення не слід явно з відомого рівня техніки. Отже, заявлений винахід відповідає критерію "винахідницький рівень".

Суть винаходу пояснюється кресленням і описом роботи заявленого ЕХГ.

На кресленні представлена ​​принципова пневмогідравлічні схема заявленого ЕХГ.

Заявлений ЕХГ містить БТЕ, що складається з двох блоків 1.1 і 1.2, кожен з яких складається з набору модулів ТЕ 2, систему подачі водню 3 з клапанами 3.1 і 3.2, систему подачі кисню 4 з клапанами 4.1 і 4.2, систему продувки водню з клапанами 5.1 і 5.2, систему продувки кисню з клапанами 6.1 і 6.2, контур циркуляції електроліту з насосом 17, теплообмінником 7, нагрівачем 8, датчиком температури 9, електролітний ємністю з датчиком рівня електроліту 11. Електролітна ємність може бути виконана з двох судин 10.1 і 10.2 рівного об'єму, сполучених по електроліту. Датчик температури 9 розташований на виході електроліту з БТЕ, що дозволяє контролювати температуру БТЕ. На магістралі з'єднання блоків за воднем і киснем встановлені влагоотделители 13 і 14 відповідно. Вологовіддільники 13 і 14 з'єднані з дренажними клапанами 15 і 16 відповідно. Дренажний клапан 15 з'єднаний з одним посудиною 10.1, дренажний клапан 16 з'єднаний з посудиною 10.2 електролітній ємності. Контур циркуляції електроліту може додатково містити механічний фільтр 12. Подача електроліту насосом 17 в БТЕ проводиться знизу, а відведення з батареї в ємність електроліту 10 виробляється зверху. Злив електроліту з контуру здійснюється через дренажний клапан 18.

Відомості, що підтверджують можливість здійснення винаходу.

ЕХГ працює наступним чином. Система подачі водню 3 і кисню 4 періодично через клапани 3.1 і 4.1 або через клапани 3.2 і 4.2 забезпечує подачу реагентів в ТЕ, які споживаються на реакцію і забезпечують генерацію струму. Вирізняється тепло відводиться циркулюючим електролітом і скидається в теплообміннику 7. Продування ТЕ від інертних домішок, що містяться в робочих газах, здійснюється періодично за допомогою системи продувки водню і кисню через клапани 5.1 і 6.1 або через клапани 5.2 і 6.2. На магістралях з'єднання блоків за воднем і киснем встановлені влагоотделители 13 і 14 відповідно. Вологовіддільники 13 і 14 з'єднані з дренажними клапанами 15 і 16 відповідно. Дренажний клапан 15 з'єднаний з посудиною 10.1, дренажний клапан 16 з'єднаний з посудиною 10.2. Вологовіддільники забезпечують видалення рідкої фази з потоків водню і кисню, слив якої здійснюється через дренажні клапани 15 і 16 в судини 10.1 і 10.2 відповідно. Водень і кисень разом з дренажної рідиною потрапляють в різні посудини електролітній ємності, що запобігає змішуванню газів і утворення вибухонебезпечної суміші. Датчик рівня 11 забезпечує контроль рівня електроліту, що забезпечує контроль обсягу і концентрації електроліту в контурі циркуляції. Нагрівач 8 використовується при запуску ЕХГ від температури навколишнього середовища і підтримки заданої температури БТЕ при малих навантаженнях. Датчик температури 9 призначений для контролю температури електроліту і використовується для її підтримки в заданому діапазоні. Дренажний клапан 18 призначений для зливу електроліту з БТЕ при тривалих зупинках ЕХГ.

На підставі вищевикладеного можна зробити висновок, що заявлений ЕХГ може бути реалізований на практиці з досягненням заявленого технічного результату, тобто він відповідає критерію «промислова придатність».

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Електрохімічний генератор на основі воднево-кисневих паливних елементів, що містить батарею паливних елементів, системи подачі і продування водню і кисню, контур циркуляції електроліту з насосом, теплообмінником, нагрівачем і електролітний ємністю з датчиком рівня електроліту, розміщеної під батареєю паливних елементів, що відрізняється тим, що батарея паливних елементів виконана з двох блоків, кожен з яких складається з набору модулів паливних елементів фільтпрессной конструкції з внутрішніми колекторами водню, кисню і електроліту, при цьому на магістралях з'єднання блоків за воднем і киснем встановлені влагоотделители з дренажними клапанами, виходи яких з'єднані з електролітній ємністю .
2. Електрохімічний генератор по п.1, що відрізняється тим, що паливні елементи в модулях з'єднані за воднем і киснем паралельно, а модулі в блоках з'єднані за воднем і киснем паралельно послідовно.
3. Електрохімічний генератор по п.1, що відрізняється тим, що модулі паливних елементів в батареї з'єднані по електроліту паралельно, при цьому вхід електроліту виконаний в нижні електролітні колектора батареї, а вихід електроліту виконаний з верхніх електролітних колекторів батареї.
4. Електрохімічний генератор по п.1, що відрізняється тим, що контур циркуляції електроліту через дренажний клапан з'єднаний з електролітній ємністю.
5. Електрохімічний генератор по п.1, що відрізняється тим, що батарея паливних елементів забезпечена датчиком температури, розташованим на виході електроліту з батареї паливних елементів.
6. Електрохімічний генератор по п.1, що відрізняється тим, що система подачі водню і кисню для забезпечення реверсивної подачі, включає два кисневих і два водневих клапана, при цьому одні водневий і кисневий клапани підключені до одного блоку батареї, а інші підключені до іншого блоку батареї.
7. Електрохімічний генератор по п.1, що відрізняється тим, що система продувки водню і кисню включає два кисневих і два водневих клапана, при цьому одні водневий і кисневий клапани підключені до одного блоку батареї, а інші підключені до іншого блоку батареї.
8. Електрохімічний генератор по п.1, що відрізняється тим, що в початковому стані вільний обсяг V _св електролітній ємності контуру циркуляції електроліту, призначений для накопичення води, що утворюється, визначається виразом V _св = V _н (С _{н н} -С _{до к)} / С _{н до,} де V _св - вільний об'єм електролітній ємності, (л), V _н, V _н - початковий і кінцевий обсяги електроліту в ємності відповідно (л), С _н, С _н - початкова і кінцева концентрації електроліту в ємності (%), _{н, до} - початкова і кінцева щільності електроліту в ємності (кг / л).
9. Електрохімічний генератор по п.1 або 8, який відрізняється тим, що електролітна ємність виконана у вигляді двох судин рівного об'єму, сполучених в нижній частині по електроліту.
10. Електрохімічний генератор по п.9, що відрізняється тим, що вихід дренажного клапана на магістралі з'єднання блоків за воднем з'єднаний з одним посудиною, а вихід дренажного клапана на магістралі з'єднання блоків по кисню з'єднаний з іншим посудиною.

Версія для друку
Дата публікації 23.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів