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 RU2277273

АВТОНОМНА системи енергоживлення

Ім'я винахідника: Карич Зія Рамізовіч
Ім'я патентовласника: Карич Зія Рамізовіч
Адреса для листування: 129626, Москва, Кучин пер., 12, кв.1, З.Р. Карічеву
Дата початку дії патенту: 2004.11.25

Винахід відноситься до області автономних систем енергоживлення (АСЕП) окремих об'єктів, віддалених від лінії електропередачі. Згідно винаходу АСЕП містить зовнішнє джерело електроенергії, електрохімічний генератор (ЕХГ) на основі ПЕ, акумуляторну батарею, електролізер і водневий і кисневий балони високого тиску, з'єднані за допомогою трубопроводів і клапанів з відповідними газовими порожнинами ТЕ ЕХГ і електролізера, при цьому в якості ТЕ ЕХГ взяті лужні ТЕ з контуром циркуляції електроліту, як електролізера узятий лужної електролізер, при цьому ТЕ ЕХГ і електролізер мають загальний контур циркуляції електроліту. Контур циркуляції електроліту ТЕ ЕХГ забезпечений електролітній ємністю, призначеної для компенсації зміни об'єму електроліту при роботі ТЕ в режимі розведення, циркуляційним насосом, теплообмінником і системою клапанів для підключення контуру циркуляції електроліту до ТЕ ЕХГ або до електролізерів. У початковому стані вільний обсяг електролітній ємності дорівнює 1,1 ÷ 1,2 обсягу води, утвореної в ТЕ в результаті електрохімічної реакції при повному споживанні водню і кисню, що знаходяться в балонах. В якості зовнішнього джерела електроенергії взятий поновлюване джерело енергії, в якості якого може бути сонячна батарея або вітряна енергоустановка, або і те й інша. ТЕ ЕХГ забезпечені датчиком температури електроліту, включеним в ланцюг управління роботою циркуляційного насоса. Технічним результатом винаходу є створення надійної в експлуатації АСЕП.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області автономних систем енергоживлення (АСЕП) окремих будівель або об'єктів, віддалених від електричної мережі лінії електропередачі, а саме до АСЕП, що включає поновлювані джерела енергії в якості зовнішнього джерела електроенергії, електрохімічний генератор (ЕХГ), акумулятор, електролізер і балони для зберігання реагентів (водню і кисню).

Відома АСЕП, що включає електричну мережу лінії електропередачі в якості зовнішнього джерела енергії, ЕХГ на основі паливних елементів (ПЕ) з полімерним електролітом, інвертор для перетворення і передачі електроенергії від ЕХГ в електричну мережу, електролізер, конвертор для харчування електролізера постійним струмом від електричної мережі, балони для зберігання водню і систему клапанів для підключення балонів то до ЕХГ, то до електролізерів (див. пат. США №6660417, кл. Н 01 М 8/18, 2003).

Недоліком зазначеної АСЕП є її прихильність до електричної мережі, а й низька надійність, пов'язана з використанням складної системи забезпечення балансу води і тепла в ТЕ з полімерним електролітом, а й необхідністю використання в електролізері спеціально підготовленої води.

Відома АСЕП для дизель-електричного локомотива, що включає дизель-електричний генератор в якості зовнішнього джерела енергії, ЕХГ на основі ПЕ, електролізер, балони для зберігання водню і кисню, ємність води (див. Пат. Канади №2371297, кл. B 60 L 7 / 00, 2002).

Недоліком зазначеної АСЕП є недостатній ресурс роботи і низька надійність, пов'язані з обмеженим запасом дизельного палива і води і низькою надійністю дизель-електричного генератора.

З відомих АСЕП найбільш близькою за сукупністю суттєвих ознак і досягається технічного результату є АСЕП, що містить зовнішнє джерело електроенергії, ЕХГ на основі ПЕ з твердим полімерним електролітом, акумуляторну батарею, електролізер з твердим полімерним електролітом і водневий і кисневий балони, з'єднані за допомогою трубопроводів і клапанів з відповідними газовими порожнинами ТЕ ЕХГ і електролізера (див. пат. США №6610193, кл. Н 01 M 6/00, 2003).

Недоліком зазначеної АСЕП є обмежена область її використання, пов'язана з потребою в зовнішньому джерелі води, а й складність її конструкції і технології експлуатації, пов'язані з необхідністю очищення води, споживаної від зовнішнього джерела води.

Завданням винаходу є створення надійної в експлуатації АСЕП, позбавленої зазначених недоліків.

Зазначений технічний результат досягається тим, що АСЕП містить зовнішнє джерело електроенергії, ЕХГ на основі ПЕ, акумулятор, електролізер і водневий і кисневий балони, з'єднані за допомогою трубопроводів і клапанів з відповідними газовими порожнинами ТЕ ЕХГ і електролізера, при цьому в якості ТЕ ЕХГ взяті лужні ТЕ з контуром циркуляції лужного електроліту, як електролізера узятий лужної електролізер, при цьому ТЕ ЕХГ і електролізер мають загальний лужний контур електроліту. Використання лужних ТЕ ЕХГ і електролізера дозволяє істотно спростити схему і технологію експлуатації АСЕП, оскільки їх можна об'єднати по лужному контуру електроліту з використанням одного циркуляційного насоса, не потрібні зовнішнє джерело води і система її очищення, що розширює область можливого використання АСЕП.

Доцільно, щоб водневий і кисневий балони були забезпечені датчиками гранично допустимих значень верхнього і нижнього тисків. По нижньому гранично допустимого значення тиску відбувається відключення ТЕ ЕХГ від навантаження, електролізер підключається до зовнішнього джерела електроенергії для генерації водню і кисню, при цьому контур циркуляції лужного електроліту відключається від ТЕ ЕХГ і підключається до електролізерів.

Доцільно, щоб контур циркуляції лужного електроліту ТЕ ЕХГ був забезпечений електролітній ємністю, призначеної для компенсації зміни об'єму електроліту, що виникає при роботі ТЕ в результаті його розведення водою, що утворюється в ТЕ в процесі електрохімічної реакції, циркуляційним насосом, теплообмінником і системою клапанів для підключення контуру циркуляції лужного електроліту до ТЕ ЕХГ або до електролізерів.

Наявність зазначених агрегатів дозволяє істотно спростити схему і технологію експлуатації АСЕП і підвищити надійність її експлуатації, оскільки робота ТЕ ЕХГ в режимі розведення не вимагає складної системи видалення і підтримки балансу води. Наявність загального контуру циркуляції лужного електроліту і системи клапанів дозволяє підключати, в залежності від режиму роботи, контур циркуляції електроліту до ТЕ ЕХГ або до електролізерів.

Доцільно, щоб в початковому стані вільний обсяг електролітній ємності дорівнював 1,1 ÷ 1,2 обсягу води, утвореної в ТЕ в результаті електрохімічної реакції при повному споживанні водню і кисню, що знаходяться в балонах.

Наявність зазначеного вільного об'єму в електролітній ємності істотно спрощує схему АСЕП, оскільки без всяких додаткових пристроїв (сигналізаторів, виконавчих механізмів і т.п.) дозволяє накопичити в контурі циркуляції лужного електроліту всю воду, що утворюється в процесі роботи ЕХГ до повного споживання водню і кисню з балонів, а потім при необхідності використовувати її в електролізері для генерації водню і кисню.

Доцільно, щоб в якості зовнішнього джерела електроенергії був узятий поновлюване джерело енергії: сонячна батарея, вітряна енергоустановка або і та і інша. Використання відновлюваних джерел енергії дозволяє застосовувати АСЕП в віддалених районах, де відсутні електрична мережа лінії електропередачі і використовувати як енергію сонячного випромінювання, так і енергію вітру. Крім того, зазначені джерела енергії є екологічно чистими і не завдають шкоди навколишньому середовищу.

Доцільно, щоб ТЕ ЕХГ були забезпечені датчиком температури електроліту, включеним в ланцюг управління циркуляційним насосом. Наявність датчика температури забезпечує необхідний температурний режим, який підтримується за рахунок зміни режиму роботи циркуляційного насоса по сигналу датчика температури.

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".

На кресленні представлений один з можливих варіантів виконання функціональної схеми АСЕП.

АСЕП включає зовнішнє джерело електроенергії 1, наприклад сонячну батарею або вітряну енергоустановку, ЕХГ 2, акумуляторну батарею 3, електролізер 4, водневий 5 і кисневий 6 балони, трубопроводи 7 та клапани 8, 9 для з'єднання з відповідними газовими порожнинами ТЕ ЕХГ і електролізера, датчики верхнього і нижнього гранично допустимих значень тисків водню і кисню 17, 18 відповідно, контур циркуляції електроліту 10 з ємністю 11, циркуляційним насосом 12, теплообмінником 13 і системою клапанів 14 для підключення контуру циркуляції електроліту до ТЕ ЕХГ 2 або до електролізерів 4. для контролю робочої температури ТЕ ЕХГ 2 забезпечені датчиком температури 15, включеним в ланцюг управління 16 насосом 12. Ємність електроліту 11 в початковому стані має вільний обсяг, рівний 1,1-1,2 обсягу води, утвореної в ТЕ в результаті електрохімічної реакції при повному споживанні водню і кисню, що знаходяться в балонах 5, 6.

АСЕП працює наступним чином

Водень і кисень з балонів 5 і 6 відповідно через клапани 8, 9 по трубопроводах 7 подається до відповідних порожнини ТЕ ЕХГ. ЕХГ генерує електричний струм, який подається споживачеві (не показаний). Виділяється в ТЕ ЕХГ тепло відводиться контуром циркуляції електроліту 10 і скидається в навколишнє середовище в теплообміннику 13. Що утвориться в результаті реакції вода накопичується в ємності електроліту, викликаючи його розведення і збільшення обсягу. Вільний обсяг ємності електроліту в початковому стані вибирається, виходячи з необхідної енергоємності АСЕП і запасу реагентів в балонах 5, 6. При витрачанні всього запасу реагентів по сигналу датчиків нижнього гранично допустимого значення тиску 17, 18 за допомогою клапанів 14 контур циркуляції електроліту відключається від ТЕ ЕХГ і підключається до електролізерів 4, після чого до електролізерів 4 подається електроенергія від зовнішнього джерела електроенергії 1. Лужний електроліт піддається електролізу, що утворюються водень і кисень накопичуються в балонах 5 і 6 відповідно, при цьому клапани 8, 9 відключають балони від ТЕ ЕХГ. При спрацьовуванні датчиків верхнього гранично допустимого значення тиску реагентів контур циркуляції електроліту 10 відключається від електролізера 4 і підключається до ТЕ ЕХГ. Зовнішнє джерело електроенергії 1 відключається від електролізера 4. Харчування споживачів під час перемикання складових АСЕП проводиться від акумуляторної батареї 3.

На підставі вищевикладеного можна зробити висновок, що заявлена ​​АСЕП може бути реалізована на практиці з досягненням заявленого технічного результату, тобто вона відповідає критерію "промислова придатність".

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Автономна система енергоживлення, що містить зовнішнє джерело електроенергії, електрохімічний генератор на основі паливних елементів, акумуляторну батарею, електролізер, водневий і кисневий балони, з'єднані за допомогою трубопроводів і клапанів з відповідними газовими порожнинами паливних елементів електрохімічного генератора і електролізера, що відрізняється тим, що в якості паливних елементів електрохімічного генератора взяті лужні паливні елементи з контуром циркуляції електроліту, як електролізера узятий лужної електролізер, при цьому паливні елементи електрохімічного генератора і електролізер мають загальний контур циркуляції електроліту.

2. Автономна система енергоживлення по п.1, що відрізняється тим, що водневий і кисневий балони забезпечені датчиками верхнього і нижнього гранично допустимих значень тисків.

3. Автономна система енергоживлення по п.1, що відрізняється тим, що контур циркуляції електроліту паливних елементів електрохімічного генератора забезпечений електролітній ємністю, призначеної для компенсації зміни об'єму електроліту, що виникає при роботі паливних елементів в результаті його розведення водою, що утворюється в паливних елементах в процесі електрохімічної реакції, циркуляційним насосом, теплообмінником і системою клапанів для підключення контуру циркуляції електроліту до паливних елементів електрохімічного генератора, або до електролізерів.

4. Автономна система енергоживлення по п.3, що відрізняється тим, що в початковому стані вільний обсяг електролітній ємності дорівнює 1,1 ÷ 1,2 обсягу води, утвореної в паливних елементах в результаті електрохімічної реакції при повному споживанні водню і кисню, що знаходяться в балонах .

5. Автономна система енергоживлення по п.1, що відрізняється тим, що в якості зовнішнього джерела електроенергії взятий поновлюване джерело енергії.

6. Автономна система енергоживлення по п.4, що відрізняється тим, що як поновлюване джерело електроенергії взята сонячна батарея.

7. Автономна система енергоживлення по п.4, що відрізняється тим, що як поновлюване джерело електроенергії взята вітряна енергоустановка.

8. Автономна система енергоживлення по п.4, що відрізняється тим, що як поновлюване джерело електроенергії взяті сонячна батарея і вітряна енергоустановка.

9. Автономна система енергоживлення по п.1, що відрізняється тим, що паливні елементи електрохімічного генератора забезпечені датчиком температури електроліту, включеним в ланцюг управління роботою циркуляційного насоса.

Версія для друку
Дата публікації 11.02.2007гг

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