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 RU2290725

СПОСІБ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЛУЖНИЙ БАТАРЕИ паливних ЕЛЕМЕНТІВ ПРОТОЧНОГО ТИПУ

Ім'я винахідника: Глухих Ігор Миколайович (RU); Щербаков Андрій Миколайович (RU); Челяев Володимир Пилипович
Ім'я патентовласника: Відкрите акціонерне товариство "Ракетно-космічна корпорація" Енергія "ім. С.П. Корольова"
Адреса для листування: 141070, Московська обл., М Корольов, вул. Леніна, 4а, ВАТ "РКК" Енергія "ім. С.П. Корольова", відділ інтелектуальної власності
Дата початку дії патенту: 2005.02.01

Винахід відноситься до джерел живлення постійного струму, точніше до енергоустановки (ЕУ) на паливних елементах (ТЕ), які працюють на кисні, водні та проточному лужному електроліті. Згідно винаходу спосіб експлуатації лужної батареї ТЕ проточного типу включає розігрів її і її робочого лужного розчину, а й подальшу подачу робочих газів. Розігрів батареї паливних елементів виробляють, прокачувати через неї робочий лужний розчин, попередньо нагрітий в адіабатичних умовах шляхом розчинення у воді кристалічної лугу або шляхом розбавлення більш концентрованого розчину лугу водою, а подачу робочих газів виконують після їх нагріву робочим лужним розчином. Технічним результатом винаходу є: можливість прискореного пуску батареї ТЕ зі зменшеними енерговитратами на прогрів батареї; можливість прогріву батареї ТЕ до мінімальної робочої температури без використання зовнішніх джерел енергії; можливість запуску лужної батареї ТЕ проточного типу при низьких температурах навколишнього середовища.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до джерел живлення постійного струму, точніше до енергоустановки (ЕУ) на паливних елементах (ТЕ), які працюють на кисні і водні. При цьому розглядаються ТЕ проточного типу (або з "прокачуванням електроліту"), що працюють при постійній циркуляції лужного розчину.

Відомо, що запуск ЕУ на ТЕ проводиться зазвичай саморазогрева: просто починають подавати в батарею паливних елементів (БТЕ) ​​робочі гази і прокачують через неї розчин лугу. Використовується і нагрів від стороннього джерела електроенергії. Такі способи, прийняті за аналоги [1], займають досить багато часу, або вимагають значних витрат електроенергії від зовнішнього джерела, при цьому перед цим БТЕ повинна зберігатися при досить високій температурі навколишнього середовища. Запустити таку БТЕ при негативних температурах неможливо - в лужному розчині починається кристалізація, його в'язкість зростає на два порядки і т.д. Наприклад, 30% розчин КОН вже при температурі плюс 5 ° С мутніє і стає киселеподібного.

Від недоліків такого способу пуску БТЕ вільно технічне рішення [2], прийняте за прототип. У цьому випадку перед запуском ЕУ (двигун) прогрівається гарячої рідиною, що циркулює в контурі розігріву. При цьому нагрів рідини проводиться за допомогою газового пальника.

Недоліками прототипу є наступні його особливості:

1. розігрівати рідина не є робочим тілом ЕУ (двигуна), вона - лише проміжний теплоносій. Тому якщо застосовувати такий спосіб запуску до БТЕ, що містить багато теплоємність лужного розчину, процес передачі тепла від проміжного теплоносія до робочого лужному розчину сильно затягнеться.

2. Такий спосіб не діє в тому випадку, якщо газовий пальник не працює (наприклад, немає газу).

Завданням запропонованого рішення є, таким чином, скорочення часу прогріву БТЕ, що містить значну кількість теплоємність лужного розчину, а й забезпечення можливості пуску такої БТЕ в разі, коли зовнішні джерела відсутні (наприклад, в аварійній ситуації).

Завдання вирішується тим, що при експлуатації лужної батареї паливних елементів проточного типу, що включає розігрів її і її робочого лужного розчину, а й подальшу подачу робочих газів, розігрів батареї паливних елементів виробляють, прокачувати через неї робочий лужний розчин, попередньо нагрітий в адіабатичних умовах, а подачу робочих газів виконують після їх нагріву робочим лужним розчином, при цьому розігрів робочого лужного розчину виробляють шляхом розчинення у воді кристалічної лугу або шляхом розбавлення водою більш концентрованого розчину цієї лугу.

Суть запропонованого способу полягає в наступному. Лужні БТЕ проточного типу містять досить багато водного розчину лугу. Наприклад, БТЕ з сухою вагою ~60 кг вимагає для своєї роботи ~25 л розчину. Оскільки ж теплоємність води (~4 кДж / кг) помітно більше теплоємності матеріалів, з яких виготовлена ​​батарея (~1 кДж / кг), при нагріванні такої БТЕ велика частина тепла витрачається на нагрівання розчину. У зв'язку з цим доцільно нагріти розчин окремо від батареї, а потім вже нагрітим циркулює розчином прогріти саму батарею. Можна і цим же розчином нагріти і робочі гази перед їх подачею в ТЕ.

Крім того, в реченні використовується можливість отримати гарячий лужний розчин не шляхом розігріву холодного, а за допомогою тепла гідратації (розчинення) кристалічної лугу, тобто в процесі приготування самого розчину. Як показала практика, при приготуванні 30% NaOH температура готового розчину підвищується майже до 100 ° С.

Для БТЕ зі згаданими вище ваговими характеристиками (суха вага - 60 кг, вага лужного розчину ~30 кг) виділяється при гідратації тепла достатньо, щоб розігріти БТЕ (з лугом) до 50 ÷ 60 ° С при початковій температурі батареї 0 ÷ 20 ° С. Таким чином, можна розігріти до робочої температури навіть "захоложенную" БТЕ, не використовуючи зовнішніх джерел енергії.

Це може виявитися корисним при пуску ЕУ на лужних ТЕ в нештатної ситуації (наприклад, при аварійній ситуації в умовах холоду).

Здійснюється пропонований спосіб наступним чином. Холодний лужний розчин, що знаходиться поза БТЕ, нагрівають до розрахункової температури (перевищує робочу температуру БТЕ) і починають прокачувати через батарею до тих пір, поки вона не нагріється до мінімальної робочої температури. Після цього в БТЕ подають робочі гази, і батарея починає саморозігрів до своєї оптимальної робочої температури. Щоб не охолоджувати БТЕ робочими газами (наприклад, при негативних температурах повітря) їх можна попередньо пропустити через цей же лужний розчин і нагріти, до тієї ж температури, що і БТЕ (для цього можна використовувати газорідинні теплообмінники, розміщені в лужному розчині).

У деяких ситуаціях (наприклад, коли нагрівач лугу не працює) гарячий лужний розчин отримують, розчиняючи у воді розрахункова кількість кристалічної лугу і не допускаючи охолодження отриманого розчину (наприклад, в теплоізольованої ємності), після чого всі дії повторюються. Замість кристалічної лугу можна використовувати і її більш концентрований розчин, але розігрів буде при цьому менше.

Позитивним ефектом в даному технічному рішенні є:

- Можливість прискореного пуску БТЕ зі зменшеними енерговитратами на прогрів батареї;

- Можливість прогріву БТЕ до мінімальної робочої температури без використання зовнішніх джерел енергії;

- Можливість запуску лужної БТЕ проточного типу при низьких температурах навколишнього середовища.

Дані обставини дають можливість використовувати дане технічне рішення при експлуатації автономних ЕУ з лужними ТЕ, в тому числі при низьких температурах навколишнього середовища.

ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Н.В.Коровін. Електрохімічні генератори, М., (стр.93), 1974 г.

2. Передпусковий нагрівач на газовому паливі, RU пат. 2138676, 1997 г.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб експлуатації лужної батареї паливних елементів проточного типу, що включає розігрів її і її робочого лужного розчину, а й подальшу подачу робочих газів, що відрізняється тим, що розігрів батареї паливних елементів виробляють, прокачувати через неї робочий лужний розчин, попередньо нагрітий в адіабатичних умовах шляхом розчинення в воді кристалічної лугу або шляхом розбавлення водою більш концентрованого розчину цієї луги, а подачу робочих газів виконують після їх нагріву робочим лужним розчином.

Версія для друку
Дата публікації 08.02.2007гг

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