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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2290725

VERFAHREN ZUM BETRIEB alkalische Brennstoffzelle Bewegungsart

VERFAHREN ZUM BETRIEB alkalische Brennstoffzelle Bewegungsart

Name des Erfinders: Deaf Igor (RU); Andrey Scherbakov (RU); Cheliabinsk Vladimir F.
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "Rocket und Space Corporation" Energia "SP Korolev."
Korrespondenzanschrift: 141070, Region Moskau, Korolev, st .. Lenin, 4a, JSC "RSC" Energia ". SP Korolev" Abteilung für geistiges Eigentum
Startdatum des Patents: 2005.02.01

Die Erfindung betrifft eine Gleichstromquelle, oder besser gesagt der Energieanlagen (EI) der Brennstoffzelle (FC), auf Sauerstoff, Wasserstoff und alkalischen Elektrolytstrom arbeitet. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer alkalischen Batterie-Betriebs enthält einen Strömungstyp Brennstoffzelle es erwärmt und einer alkalischen Lösung und anschließende Zuführung und Arbeitsgase arbeiten. Erwärmung des Brennstoffzellenstapels erzeugt, indem er durch eine Arbeitsalkalischen Lösung vorgewärmt unter adiabatischen Bedingungen durch die Auflösung in Wasser von kristallinem Alkali Pumpen oder durch eine konzentriertere Lösung von Alkaliverdünnungswasser und Zuführen des Arbeits Gase beim Erhitzen des Arbeitsalkalischen Lösung hergestellt. Das technische Ergebnis der Erfindung ist es, eine Chance FC Stack mit reduziertem Stromverbrauch in der Batterie aufwärmen kurbeln; die Fähigkeit Brennstoffzellenbatterie auf minimale Betriebstemperatur ohne die Verwendung von externen Energiequellen zu erwärmen; die Möglichkeit, eine Alkali-Batterie Typ TE Strömung bei niedrigen Umgebungstemperaturen von starten.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Gleichstromquelle, oder besser gesagt der Energieanlagen (EI) der Brennstoffzelle (FC), auf Sauerstoff und Wasserstoff betrieben wird . In diesem Strömungstyp Brennstoffzellen Adressen (oder "Elektrolyt-flow"), bei einer konstanten Zirkulation der alkalischen Lösung arbeitet.

Es ist bekannt, dass die Einführung von PP auf FC Eigenerwärmung in der Regel durchgeführt wird: gerade beginnen in dem Brennstoffzellenstapel Zuführung (BTE) Treibgase und durch sie alkalische Lösung gepumpt. Es nutzt Wärme und Strom aus einer externen Quelle. Solche Verfahren für Analoga [1] angenommen, viel Zeit oder erfordern erhebliche Stromkosten von einer externen Quelle, in diesem Fall besetzen bevor diese BTE muß auf einem ausreichend hohen Umgebungstemperatur gehalten werden. Starten Sie ein BTE bei niedrigen Temperaturen nicht möglich ist - in einer alkalischen Lösung die Kristallisation beginnt, wird die Viskosität um zwei Größenordnungen erhöht, usw. Beispielsweise 30% KOH-Lösung bei einer Temperatur von + 5 ° C und wird trüb kiseleobraznym.

Die Nachteile dieses Verfahrens der BTE freie Lösung beginnend [2] als Prototyp genommen. In diesem Fall, bevor PP (Motor) Erwärmen des Heißfluidzirkulations in den Heizkreis beginnt. In dieser Flüssigkeit Wärme von einem Gasbrenner erzeugt.

Nachteile des Prototyps sind die folgenden Funktionen:

1. Warming Flüssigkeit ist kein Kraftwerk (Motor) das Arbeitsfluid, es ist - nur ein Zwischenwärmeübertragungsfluid. Deshalb, wenn Sie diese Methode verwenden, um die FCS zu beginnen, eine Menge von der Wärmekapazität der alkalischen Lösung, die die Wärmeübertragung von dem Zwischenkühlmittel zu einer funktionierenden alkalischen Lösung stark verzögert.

2. Ein solches Verfahren wirkt nicht, wenn der Gasbrenner nicht ausgeführt wird (zum Beispiel kein Gas).

Die Aufgabe der vorgeschlagenen Lösungen ist somit, die Verringerung Anwärmzeit BTE eine erhebliche Menge an Wärmekapazität der alkalischen Lösung enthält, und die Startfähigkeit und die Gewährleistung einer BTE Fall, in dem keine anderen Quellen (beispielsweise in einem Notfall).

Das Problem wird dadurch gelöst, dass der Betrieb von Alkalibatterien Brennstoffzellenströmungstyp umfaßt und das ihrer Arbeits alkalische Lösung erhitzt wird, sondern auch die nachfolgende Strömung des Arbeitsgases, die Erwärmung des Brennstoffzellenstapels durch Pumpen durch seine Arbeitsalkalischen Lösung unter adiabatischen Bedingungen vorerhitzt erzeugt und Zuführen von Prozessgasen erzeugen Arbeiten nach der alkalischen Lösung erhitzt wird, unter Erhitzen durch Auflösen in Wasser, um das kristalline Alkali Wasser oder durch Verdünnen einer konzentrierteren Lösung des Alkali hergestellten alkalischen Lösung zu arbeiten.

Das Wesen des vorgeschlagenen Verfahrens ist wie folgt. Alkaline BTE Bewegungsart eine Menge wässriger Alkali enthalten. Zum Beispiel erfordert das HdO mit einem Trockengewicht ~ 60 kg die Verwendung von ~ 25 Liter Lösung. Da die Wärmekapazität von Wasser (~ 4 kJ / kg) wesentlich größere Wärmekapazität der Materialien, aus denen Batterie hergestellt (~ 1 kJ / kg), während eine BTE Erhitzen meiste Wärme auf Erwärmen der Lösung ausgegeben wird. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, die Lösung separat von der Batterie zu erwärmen und dann auf die erhitzte Lösung Zirkulieren der Batterie selbst zu erwärmen. Und kann die gleiche Lösung und erhitzte Treibgase vor ihrer zu der Brennstoffzelle zugeführt wird.

Darüber hinaus ist der Vorschlag eine heiße alkalische Lösung wird kalt durch Erhitzen und durch die Hydratationswärme (Auflösung) aus kristallinem Alkali, d.h. während der Herstellung der Lösung zu erhalten, verwendet. Wie gezeigt, wird bei der Herstellung von 30% iger NaOH-Lösung beendet die Temperatur auf annähernd 100 ° C erhöht wird,

Für BTE mit den oben genannten Gewichtseigenschaften (Trockengewicht - 60 kg, Alkohol Gewicht ~ 30 kg), ist die Hydratationswärme ausreichend, um die BTE zum Aufwärmen (mit Alkali) auf 50 ÷ 60 ° C bei einer Anfangsbatterietemperatur 0 ÷ 20 ° C So kann es auch auf Betriebstemperatur aufzuheizen "zaholozhennuyu" FCS, ohne externe Energiequellen.

Dies kann nützlich sein, wenn Kraftwerke auf alkalischen Brennstoffzellen in anormalen Situationen beginnen (zB im Notfall bei Kälte).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführt. Kaltalkalischen Lösung, die außerhalb des BTE ist wird auf die berechnete Temperatur (höher als die Betriebstemperatur des FCS) und beginnen durch die Batterie zu pumpen, bis es auf eine Mindestbetriebstemperatur liegt. Danach dient die BTE Treibgase und die Batterie beginnt Selbsterwärmung auf ihre optimale Betriebstemperatur. Um nicht die BTE Arbeitsgase zu kühlen (z.B. Luft bei niedrigen Temperaturen) über eine vorge gleichen alkalischen Lösung und Erhitzen auf die gleiche Temperatur wie die FCS übergeben werden (dies kann für Gas-Flüssig-Wärmetauscher verwendet werden, sind in einer alkalischen Lösung angeordnet).

In einigen Fällen (beispielsweise wenn das Heizgerät Alkali nicht funktioniert) heißen alkalischen Lösung, die durch Auflösen berechnete Menge Wasser in den kristallinen Alkali- und verhindert das Abkühlen der erhaltenen Lösung (beispielsweise in einem thermisch isolierten Behälter) hergestellt wird, wonach alle Aktionen werden wiederholt. Statt kristalline Alkali und seine Verwendung können konzentriertere Lösung sein, aber bei dem das Erhitzen weniger.

Eine positive Wirkung in dieser technischen Lösung ist:

- Die Fähigkeit, BTE mit reduziertem Stromverbrauch in der Batterie aufwärmen kurbeln;

- Die Fähigkeit, die BTE auf die minimale Betriebstemperatur ohne die Verwendung von externen Energiequellen zu erwärmen;

- Die Fähigkeit, ein alkalisches BTE Bewegungsart bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu laufen.

Diese Umstände machen es möglich, diese Lösung zu verwenden im Betrieb von autonomen Kraftwerke mit alkalischen Brennstoffzellen, einschließlich bei niedrigen Umgebungstemperaturen.

Gebrauchte Bücher

1. N.V.Korovin. Die elektrochemische Generatoren, M., (S.93), 1974

2. Pre Heizung auf Gas, RU Pat. 2138676 1997

FORDERUNGEN

Verfahren zur Herstellung einer alkalischen Brennstoffzelle Strömungstyp arbeitet, mit ihm und seiner Arbeits alkalische Lösung erhitzt wird, sondern auch die anschließende Gasstrom arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Brennstoffzellenstapels durch Pumpen durch seine Arbeitsalkalischen Lösung unter adiabatischen Bedingungen durch Lösen in vorerhitzt hergestellt kristallinem Alkali Wasser oder durch Wasser mit einer konzentrierteren Lösung des Alkali, und die Zufuhr von Arbeitsgasen erzeugt beim Erhitzen des Arbeitsalkalischen Lösung verdünnt wird.

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Erscheinungsdatum 08.02.2007gg