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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2262778
Verfahren zur Herstellung eines elektrochemischen Generators arbeit
UND VORRICHTUNG ZU SEINER DURCHFÜHRUNG
Name des Erfinders: Cheliabinsk VF (RU)
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "Rocket und Space Corporation" Energia (RU) "SP Korolev."
Korrespondenzanschrift: 141070, Region Moskau, Korolev, st .. Lenin, 4a, OAO RSC "Energia". SP Die Königin, Leiter der Abteilung für geistiges Eigentum, AG Sakoyanu
Startdatum des Patents: 2003.05.29
Die Erfindung betrifft Gleichstromversorgungen, nämlich das System mit Gleichstromversorgung auf Wasserstoff und Sauerstoff mit alkalischen oder sauren Elektrolyten betrieben wird. Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren des Betriebs des ECG, wobei durch die Brennstoffzellenstapel Wasserstoff und flüssigem Elektrolyt gepumpt, und die Luft wird aus CO 2 gereinigt wird , durch den Brennstoffzellenstapel geleitet und in die Umgebung zu werfen, während die Elektrizität und Reaktionsprodukt von Wasserstress, die in die Umgebung abgelassen, das Reaktionsprodukt, das Wasser in dem flüssigen Elektrolyten gelöst durch den Elektrolyten Verdünnen einer 15% Konzentration zu erhalten. Dann erhitzte Elektrolyt bis zum Siedepunkt von Wasser, und die Luft wird durch den Brennstoffzellenstapel geleitet wird, auf Umgebungstemperatur abgekühlt, mit Wasserdampf aus dem Elektrolyten Erhitzen gebildet gemischt und Fallenlassen der entstehende Dampf-Gas-Gemisch in der Umgebung, während die Elektrolyt-Konzentration auf 35 Erhöhung %. Gemäß der Erfindung, eine Vorrichtung dieser Art der elektrochemischen Generatorbetrieb Implementierung umfasst eine Last mit dem Registrator der Parameter des elektrochemischen Generators, einen Brennstoffzellenstapel mit Systemluftpump, einschließlich Lüfter, Luftfilter aus dem CO 2 und dem Luftaustrittsstutzen des Brennstoffzellenstapels, der Wasserstoffpumpsystem eine geschlossene Schleife Pump Elektrolyt einen Vorratsbehälter für Elektrolyt mit einem Gas und Fluidhohlräume und der Pumpe, dem Luftströmungskühler, Luftströmungssteuerventil und Rohrgasgemisch zurückgesetzt und der Eingangsventilluftströmungssteuerung ist mit dem Verbindungsluft Abgas aus dem Brennstoffzellenstapel, umfassend eine der Ventilauslass zum Zuluftstrom Kühler verbunden ist, und der andere mit dem Backbone-Rücksetzdampfgemisch verbunden ist, Kühlluftaustritts ist mit einem Gashohlraum des Elektrolytreservoir verbunden ist. Das technische Ergebnis der Erfindung ist, den Energieverbrauch und erhöhen die Betriebssicherheit zu reduzieren.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Gleichstromversorgungen, nämlich das System mit Gleichstromversorgung auf Wasserstoff und Sauerstoff mit alkalischen oder sauren Elektrolyten betrieben wird .
Ein Verfahren ist elektrochemische Generatorbetrieb (ECG) bekannt, bei der gleichzeitig durch den Brennstoffzellenstapel gepumpt (BTE), Sauerstoff, Wasserstoff und flüssigen Elektrolyt und die Gaskomponenten und das Reaktionsprodukt Wasser werden periodisch in die Umwelt geworfen [1]. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens [1], enthält, FCS, Lagerung, Pump- und Wasserstoff und Sauerstoff-Pumpsystem Elektrolyt und Wasserstoff Spülleitung, Sauerstoff und Wasserabgabe speist.
Der Nachteil des Verfahrens des Betriebs analogen EKG und Vorrichtung zu dessen Realisierung ist das erhöhte Risiko einer Explosion mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zugeordnet ist aus Wasserstoff und Sauerstoff in der Umgebung zu vermischen und anschließend als Folge von Feuer oder Explosion.
Der nächste in seinem Wesen ist das Verfahren zum Betrieb des EKG als Prototyp angenommen [2], in dem durch den Brennstoffzellenstapel Wasserstoff und flüssigem Elektrolyt gepumpt, und die Luft wird aus CO 2 gereinigt wird , durch den Brennstoffzellenstapel geleitet und in die Umwelt werfen, Hervorhebung wobei Elektrizität und Reaktionsprodukt Wasser, das in die Umwelt abgegeben wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieser Art von ECG, als Prototyp genommen [2] umfaßt: BTE mit einem System von Pumpen von Luft mit Gebläse - Filter zum Reinigen der Luft von CO 2 und Einpassen des Luftauslasses des FCS, ein System der Wasserstoffpump, eine geschlossene Schleife Elektrolytpump enthaltendes Reservoir Elektrolyt mit Gas und Flüssigkeit und eine Pumpe Hohlräume.
In diesem Verfahren und dieser Vorrichtung ist es realisiert Sicherheit des Betriebs Luft zu verbessern verwendet wird, deren Höhe gewählt werden kann, wenn das Pumpen, die die Feuer- und Explosionsgefahr Situation beseitigt.
Der Nachteil des Prototyps EVG-Betrieb Verfahren und eine Vorrichtung deren Umsetzung sind große Mengen an Energie für diesen Prozess. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass zunächst das Reaktionsprodukt wird zunächst das Wasser verdampft und dann kondensiert und dann kontinuierlich in eine Flüssigkeit in die Umgebung abgelassen, was eine erhebliche Energieerhöhung erfordert. Zweitens, wie Sie wissen, EKG-Last (Stromverbrauch) während des Betriebs ist eine Variable. der Verbrauch von Wasserstoff und Sauerstoff in der Luft während des Betriebs Deshalb und variabel sein muss, das heißt von der Last abhängig. Daher wird das Einblasen von Luft und von der Belastung abhängen. Der Prototyp der zugeführten Luft mit einer konstanten Rate in allen Betriebsarten, maximaler Betrieb. Dies erhöht den Stromverbrauch für alle anderen Modi.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist eine komplizierte Operation, die erheblich die Zuverlässigkeit verringert.
Somit ist das Ziel der neuen technischen Lösung ein Verfahren bereitzustellen zur Herstellung eines ECG und die Vorrichtung für dessen Durchführung arbeitet, die bei der Energieverbrauch deutlich für den Betrieb des ECG und zur Vereinfachung seines Aufbaus reduziert werden würde. Dadurch wird die Lebensdauer verlängern und die Kosten zu senken und die Zuverlässigkeit des EKG erhöhen.
Das Problem ist Menge aller vorhandenen Zeichen gelöst.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Betrieb ECG, in dem durch den Brennstoffzellenstapel Wasserstoff und flüssigem Elektrolyt gepumpt, und die Luft wird aus CO 2 gereinigt wird , durch den Brennstoffzellenstapel geleitet und in die Umgebung zu werfen, während die Elektrizität und Reaktionsprodukt Beanspruchung - Wasser, Wasser gemischt , ein flüssiger Elektrolyt durch den Elektrolyten Verdünnen einer 15% Konzentration zu erhalten. Dann erhitzte Elektrolyt bis zum Siedepunkt von Wasser und Luft durch den Brennstoffzellenstapel geleitet wird, auf Umgebungstemperatur abgekühlt, gemischt mit Wasserdampf aus dem Elektrolyten Heizung ausgebildet und entladen, um die sich ergebende Gas-Dampf-Gemisch an die Umgebung, während die Erhöhung der Elektrolytkonzentration zu 35%.
Als Ergebnis der einerseits als Folge der Erwärmung des Elektrolyten erfolgt die Verdampfung des Wassers, andererseits als ein Ergebnis des Empfangs eines Stroms kalter Luft in den Wasserdampf kondensiert, dass die Trennung von Wasserdampf aus dem Alkali ist. Somit ist das Dampfgemisch zurückgesetzt und das Alkali bleiben im wesentlichen im Elektrolyten. In der Rücksetzperiode Dampf-Gas-Luft-Gemisch mit einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit geleitet, und während der Ausgabe des Produkts - Wasserdurchsatz wird in direktem Verhältnis zu der Leistung, die von dem elektrochemischen Generator der elektrischen Stromverbraucher freigegeben durchgeführt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der elektrochemischen Generatorbetrieb aus mit dem Registrar der Parameter des elektrochemischen Generators eine Last umfasst, einen Ventilator, einen Luftfilter aus dem CO 2 und der Luftaustrittsstutzen des Brennstoffzellenstapels, die Wasserstoff Pumpsystem ein Brennstoffzellenstapel mit Systemluftpump umfasst, geschlossen Schaltungselektrolytpump einen Vorratsbehälter für Elektrolyt mit einem Gas und Fluidhohlräume und der Pumpe, dem Luftströmungskühler, Luftströmungssteuerventil und Rohrgasgemisch zurückgesetzt und der Eingangsventilluftströmungssteuerung ist mit dem Verbindungsluft Abgas aus dem Brennstoffzellenstapel umfasst, einen Ausgang von Ventil mit dem Eingang des Kühlers Luftstrom und die andere mit dem Gashohlraum Reservoir Elektrolyten verbunden ist, und Leitungsdampfgemisch mit dem Gasraum des Tanks für Elektrolyt angebracht zurückgesetzt, das Reservoir Elektrolyt ist mit einer Heizvorrichtung, einem Temperatursensor und einem Füllstandssensor mit Angaben der Pegel des Elektrolyten in der Höhe vorgesehen, die Kabel verbunden sind, Netzwerkparameter mit dem Registrar des elektrochemischen Generators.
Fan von diesem Gerät ist mit einem drehzahlvariablen Antriebseinheit mit automatischer Antrieb mit variabler Geschwindigkeit, und die Kraft des elektrischen Gebläses Strom ausgestattet ist durch elektrochemische Generatoreinheit über den Bus gesteuerten Antriebsautomatisierung und Steuerung durchgeführten Arbeiten durch die gesteuerte Antriebssignale Registrar elektrochemischen Generator Betriebsparameter erfolgt.
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Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild der Vorrichtung, wobei: 1 - Wasserstoff Pumpsystem; |
ANWENDUNG DES GENERATOR
Während des Betriebs des ECG, wenn die elektrochemischen Generator Busse 18 angeschlossene Last 3 (Motor, Pumpen, Ventilatoren, Heizung usw., dh die elektrischen Stromverbraucher), Wasserstoff aus Wasserstoff Pumpsystem 1 und der zugeführten Luft durch die Gebläse-Filter-5 Luft aus CO Reinigungs 2 6 2 die FCS eintritt, und der flüssige Elektrolyt wird durch eine Pumpe 12 gepumpt und zwei BTE Elektrolytreservoir 8 in einem geschlossenen Kreislauf, eine chemische Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff - Verbindung ein Reaktionsprodukt zu bilden, und Strom, Wasser. Fan 5, mit einem drehzahlvariablen Antrieb ausgestattet, angetrieben von einem Reifen-EKG durch den Block gesteuerten Antriebsautomatisierung 4, mit automatischer Block VFD Eingang zu den Recorder Betriebsparameter des EKG-16 verbunden ist, mit der Höhe "tolerierbaren oberen Ebene" Ebene Sensorwerte von 11, entsprechend 15% der Elektrolytkonzentration und "untere zulässige Niveau", entsprechend 35% der Elektrolytkonzentration.
Flüssige Elektrolyt in diesem Fall ist beispielsweise eine Lösung von Kaliumhydroxid in destilliertem Wasser.
Im Betrieb des EKG nach der Kraft zu BTE zugeordnet, Luftstromgebläse 5. gepumpten Wassers variiert durch die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff-Verbindung gebildet wird, wird eine Elektrolytlösung absorbiert und tritt in den Elektrolysetank 8. Als Ergebnis variiert der Elektrolytstand, die festen Elektrolytstand ist Sensor 11 wird die Temperatur des Elektrolyten durch den Temperatursensor 17 gemessen.
Die Luft Verlassen des BTE 2 durch Einpassen des Luftauslasses des Brennstoffzellenstapels 7 wird in der Leitung zurückgesetzt Reaktionsprodukt zusammen mit der Luft 15 durch das Luftstromsteuerventil 14, solange das Elektrolytreservoir 8 zugeführt wird, auf den Pegel Sensorwerte 11 "obere Arbeits ausgefüllt Ebene.
Wenn der Tank des Elektrolyten 8 Befüllen der gemessenen Füllstandssensor Elektrolyt 11 bis zur "oberen Arbeitsebene" Signal 16. Als Ergebnis Eingabe an den Recorder Betriebsparameter des EKG ist, wird die Luftströmung das Ventil Steuerung 14 geschaltet, so dass die Luft die BTE 2 verlässt das eintritt Elektrolytreservoir Gasraum 9, während 13 8 die gemessene Temperatur des Elektrolytreservoirs an diesem Punkt in einem kühleren Luftstrom auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, bis 17 und einen Temperatursensor, wenn die Elektrolyttemperatur unterhalb der Siedetemperatur liegt, wird die Heizung automatische Einheit 10 gesteuert. 4 das Pumpsignal enthält eine maximale Strömungsrate und Dampf-Gas-Gemisch aus dem Gasraum des Elektrolytreservoir zum Antrieb 9 wird in die Umgebung abgegeben.
Als Ergebnis geschieht folgendes: einerseits durch die Verdampfung von Wasser erfolgt Erhitzen und andererseits als Ergebnis des Empfangs eines Stroms kalter Luft kondensiert in Alkali des Wasserdampfs, dass die Trennung von Wasserdampf aus dem Alkali ist. Somit tritt Rückstellproduktgasgemisch und das Alkali bleiben im wesentlichen im Elektrolyten. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die spezifische Wärme und die Wärmeleitfähigkeit von weniger alkalisches Wasser Wärme und Wärmeleitfähigkeit. Daher wird ein Alkali viel schneller als Wasser gekühlt.
Zurücksetzen des Gas-Dampf-Gemisch so lange weiter, wie der Niveausensor 11 kein Signal "niedriger zulässigen Pegel" im Recorder Betriebsparameter EKG 16. Auf dieses Signal aussenden der Befehl ausgegeben wird, um die Ventilluftstromsteuerung 14 in seine ursprüngliche Position zu wechseln, wird die Heizung ausgeschaltet und der Gebläseleistung 5 ausgestattet mit einer Antriebs variabler Geschwindigkeit durch veröffentlicht, um die Energie, die in einem direkten Verhältnis aus.
Das vorgeschlagene Verfahren zur elektrochemischen Generatorbetrieb signifikant die Stromkosten für den eigenen Bedarf zu reduzieren, es vereinfacht die Konstruktion eines elektrochemischen Generators. Dadurch wird die Lebensdauer, reduzieren die Kosten verlängern und die Zuverlässigkeit des elektrochemischen Generators erhöhen.
Somit lösen wir das Problem eines solchen Verfahrens zum Betreiben des ECG Erstellen und Vorrichtung zu dessen Durchführung, bei der die erheblich reduzierte Energiekosten für den Betrieb des ECG durch wirtschaftlichere Methode der Luftpump, Design vereinfacht aufgrund mangelnder Wärmetauscher, Dampf in Flüssigkeit dreht. Dadurch wird die Lebensdauer verlängern und die Kosten zu senken und die Zuverlässigkeit des EKG erhöhen.
Liste der verwendeten Literatur
1. Korowin NV "Elektrogeneratoren." "Energie". Moskau, str106-109.
2. Korowin NV "Elektrogeneratoren." "Energie". Moskau, str109-113.
FORDERUNGEN
1. Verfahren einen elektrochemischen Generator zum Betrieb in dem der Brennstoffzellenstapel über den Wasserstoff und gepumpten flüssigen Elektrolyten und der Luft von CO 2 gereinigt wird, wird durch den Brennstoffzellenstapel geleitet und in die Umgebung zu werfen, wodurch Energie freigesetzt und ein Reaktionsprodukt aus - Wasser, gekennzeichnet daß das Reaktionsprodukt - Wasser wird in einem flüssigen Elektrolyten gemischt, der Elektrolyt Verdünnen einer 15% Konzentration, dann erhitzt Elektrolyten zu dem Siedepunkt des Wassers zu erhalten, und die Luft wird durch den Brennstoffzellenstapel geleitet wird, auf Umgebungstemperatur abgekühlt, dann mit Dampf vermischt wir gebildet als Ergebnis der Elektrolyt Erhitzen und abgeladen den resultierenden Dampf-Gas-Gemisch an die Umgebung, während die Elektrolytkonzentration% bis 35 zu, während in der Rücksetzperiode Dampf-Gas-Luft-Gemisch mit einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit geführt wird, und während der Ausgabe des Produkts - Wasser - Luftstrom durchgeführt wird direkt proportional zu der Leistung, die von dem elektrochemischen Generator der elektrischen Stromverbraucher freigegeben.
2. Vorrichtung das Verfahren zum Betrieb eines elektrochemischen Generators zur Durchführung einer Ladungseinheit mit der Registrierungsstelle der Parameter des elektrochemischen Generators, einem Brennstoffzellenstapel mit Systemluftpump einen Ventilator, einen Luftfilter aus dem CO 2 und den Luftaustrittsstutzen des Brennstoffzellenstapels umfasst, wobei die Wasserstoffpumpsystem Kontur Pump Elektrolyt einen Vorratsbehälter für Elektrolyt mit einem Gas und Fluidhohlräume und der Pumpe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es die Luftstrom-Kühler, Luftströmungssteuerventil und Rohrgas eingegeben Gemisch zurückgesetzt und der Eingangsventilluftströmungssteuerung ist mit dem Düsenaustrittsluft angeschlossen der Brennstoffzellenstapel, ein Ausgang des Ventils mit dem Einlass Luftströmungskühler verbunden ist, und die anderen - mit dem Luftkühler der Luftauslass mit einem Gashohlraum des Elektrolytreservoir und die Leitung Reset-Reaktionsprodukt mit Luft in die Gaskammer zu der Produkt Rückgrat zurückgesetzt Reaktions miteinander verbunden ist verbunden ist verbunden ist ein Reservoir für den Elektrolyten, der Elektrolytreservoir mit einer Heizung, einem Temperatursensor und Füllstandsensor mit dem Zeugnis des Höhenniveau des Elektrolyten ausgestattet, die mit dem Registrar der Parameter des elektrochemischen Generators an das Kabelnetz angeschlossen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Lüfter mit einem Antrieb mit variabler Geschwindigkeit mit regelbarer Antrieb Automatisierungsgerät ausgestattet ist, mit der Kraft des Ventilators elektrischen Strom durch elektrochemische Generatoreinheit über den Bus gesteuerten Antriebsautomatisierung und Steuerung durchgeführten Arbeiten durch den gesteuerten Antriebssignale Recorder Betriebsparameter durchgeführt wird elektrochemischen Generators.
Druckversion
Erscheinungsdatum 13.01.2007gg
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