Патенты автора Демин Анатолий Константинович (RU)
Изобретение относится к способу получения недеформированных слоевых структур - полуэлементов, которые могут быть использованы в качестве основы твердооксидных электрохимических устройств, таких, например, как твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) и электролизеры (ТОЭ). Способ включает формирование пленок из высушенной смеси порошка твердооксидного материала с органической связкой и высушенной смеси порошка твердооксидного материала с органической связкой и крахмалом, которые затем совместно прокатывают до получения структуры, содержащей плотный и пористый слои, при этом используют органическую связку на основе бутадиен-нитрильного каучука, а в качестве твердооксидного материала используют оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, полученную двухслойную структуру отжигают при температуре, 1500-1600°С, пористый слой отожженной структуры пропитывают раствором нитрата никеля с последующим обжигом при температуре 600°С, при этом пропитку и обжиг пористого слоя повторяют от 8 до 10 раз. Технический результат заключается в упрощении получения недеформированных полуэлементов, используемых в качестве основы твердооксидных электрохимических устройств. 3 ил.
Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для регистрации и измерения содержания кислорода в газовых смесях, в частности в азоте, с помощью электрохимической ячейки на основе протонпроводящего твердого электролита. Амперометрический способ измерения концентрации кислорода в газовых смесях согласно изобретению заключается в том, что в поток анализируемой газовой смеси помещают электрохимическую ячейку с газоплотной полостью, образованной дисками из твердого протонпроводящего электролита с электродами на противоположных поверхностях одного из дисков, на которые подают напряжение постоянного тока в пределах 0,8–1,2 В, с подачей отрицательного полюса на внутренний электрод, посредством чего осуществляют электролиз паров воды, находящихся в анализируемом газе и накачку полученного в результате электролиза водорода из потока анализируемого газа в полость ячейки по электрохимической цепи: наружный электрод – твердый электролит – внутренний электрод, при этом в процессе достижения стационарного состояния, когда диффузионный поток продуктов взаимодействия накачанного в полость ячейки водорода и находящегося в ней кислорода станет равным поступающему потоку анализируемого газа, измеряют протекающий через ячейку предельный ток и по величине предельного тока, соответствующего содержанию водорода, потраченного на взаимодействие с кислородом, определяют концентрацию кислорода в анализируемом газе. Изобретение позволяет достаточно просто и надежно измерять содержание кислорода в газах, в том числе и при температурах 350оС и выше, а также расширить область практического применения твердых электролитов, обладающих протонным характером проводимости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ // 2629666
Способ утилизации углеродсодержащих отходов включает отбор углеродсодержащей компоненты из отходов, охлаждение углеродсодержащей компоненты, каталитический синтез метанола из углеродсодержащей компоненты. В качестве отходов используют отработавшие газы из газотурбинных установок газоперекачивающих компрессорных станций магистральных газопроводов. Из указанных газов отбирают диоксид углерода, который охлаждают в теплообменнике газотурбинной установки, затем гидрируют на медьсодержащем катализаторе в реакторе для синтеза метанола. Водород для гидрирования диоксида углерода получают путем высокотемпературного электролиза воды на кислородопроводящей мембране. Требуемую температуру электролиза поддерживают за счет тепла, выделяющегося в теплообменнике газотурбинной установки при охлаждении диоксида углерода. Кислород, отделяемый попутно при помощи мембраны, добавляют в природный газ, направляемый в качестве топлива для газотурбинной установки. Использование данного способа обеспечивает упрощение утилизации углеродсодержащих отходов и снижение стоимости метанола. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Использование: для получения возможности измерения содержания метана в азоте в широком диапазоне температур и концентраций при одновременном контроле работоспособности электрохимической ячейки в процессе измерений. Сущность изобретения заключается в том, что в поток анализируемого газа, находящегося при температуре от 450 до 700°С, помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя дисками из кислородпроводящего твердого электролита, на противоположных поверхностях дисков расположены по паре электродов, к электродам одного из дисков подают напряжение постоянного тока в пределах 600-1500 мВ с подачей положительного полюса на внутренний электрод, посредством чего осуществляют электролиз паров воды и накачку полученного в результате электролиза кислорода из потока анализируемого газа в полость ячейки по электрохимической цепи: наружный электрод - твердый электролит - внутренний электрод, в процессе достижения стационарного состояния, когда диффузионный поток продуктов окисления метана из полости ячейки станет равным поступающему потоку анализируемого газа, поступающего в ячейку, измеряют протекающий через ячейку предельный ток и по величине предельного тока, соответствующего содержанию кислорода, потраченного на окисление метана, определяют концентрацию метана в азоте. Технический результат: обеспечение возможности просто и надежно измерять содержание метана в азоте. 4 ил.
Изобретение относится к области газового анализа. Способ измерения содержания углекислого газа в азоте согласно изобретению заключается в том, что в поток анализируемого газа помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя дисками из протонопроводящего твердого электролита состава La0,9Sr0,1ΥΟ3-σ, на противоположных поверхностях одного из дисков расположены электроды, на которые подают напряжение постоянного тока в пределах 400-500 мВ с подачей отрицательного полюса на внутренний электрод, посредством чего осуществляют электролиз паров воды, находящихся в анализируемом газе, и накачку полученного в результате электролиза водорода из потока анализируемого газа в полость ячейки по электрохимической цепи диска с электродами: наружный электрод - твердый электролит - внутренний электрод, в процессе достижения стационарного состояния, когда диффузионный поток продуктов восстановления углекислого газа из полости ячейки станет равным поступающему потоку анализируемого газа, измеряют протекающий через ячейку предельный ток и по величине предельного тока, соответствующего содержанию водорода, потраченного на восстановление углекислого газа, определяют концентрацию углекислого газа в азоте. Изобретение обеспечивает возможность просто и надежно измерять содержание углекислого газа в азоте. 3 ил.
БАТАРЕЯ ТВЕРДООКСИДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ // 2597873
Изобретение относится к батарее твердооксидных топливных элементов, состоящей из узла подачи воздуха, включающего фланец со штуцером с калиброванной шайбой, рассекатель потока воздуха, средний фланец с отверстиями для установки трубок с уплотнениями для подачи воздуха в топливные элементы; камеры теплообмена с теплообменником в виде цилиндра из пористого материала с аксиальными каналами и с установленными в них с зазором трубками для подачи воздуха в топливные элементы, экрана, из каталитического дожигателя остаточного топлива, содержащего пористый материал с нанесенным катализатором и выполненный в виде трубной решетки с закрепленными в ней открытыми концами топливных элементов и с проходящими сквозь нее трубками для подачи воздуха. Камеры электрохимического окисления топлива с топливными элементами, закрытые концы которых направлены в сторону реактора парциального окисления первичного топлива воздухом, фиксируются относительно корпуса с помощью керамического фланца с углублениями и с каналами для поступления топлива из реактора парциального окисления первичного топлива воздухом. Реактор парциального окисления первичного топлива воздухом выполнен в виде диска из пористого материала с нанесенным катализатором. Узел подачи смеси первичного топлива с воздухом, включающий верхний фланец со штуцером с калиброванной шайбой и цилиндр с осевым каналом, заканчивающимся диффузором, выполнен из теплоизоляционного материала и обеспечивает понижение рабочей температуры первичного топлива. Повышение кпд электрохимического генератора на основе твердоокидных топливных элементов является техническим результатом изобретения. Коэффициент использования топлива в батарее достигает 85%. 4 ил.
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА // 2583164
Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано для измерения влажности воздуха. Способ измерения влажности воздуха заключается в том, что помещают в поток анализируемого воздуха электрохимическую ячейку с полостью, образованной диском из протонпроводящего электролита и диском из кислородопроводящего электролита, на противоположных поверхностях каждого из дисков расположено по паре электродов, и капилляром, соединяющим полость с потоком газа. К электродам диска из кислородопроводящего электролита прикладывают напряжение постоянного тока, и по величине ЭДС, установившейся на электродах диска из протонпроводящего электролита, рассчитывают влажность анализируемого воздуха, при этом напряжение постоянного тока прикладывают к электродам диска, выполненного из кислородопроводящего твердого электролита, с подачей положительного полюса на электрод, находящийся внутри ячейки, а величину напряжения выбирают из условия обеспечения в цепи постоянного тока величиной 10-15 мА. 4 ил.
Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для решения технологических задач и задач экологического контроля. Концентрацию аммиака в анализируемом газе определяют по зависимости изменения величины одной из электрических характеристик электрохимической ячейки от количества аммиака, окисленного на поверхности внутренних электродов электрохимической ячейки, выполненных из электродного материала. Для этого в поток анализируемого газа помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя дисками из кислородпроводящего твердого электролита, на противоположных поверхностях дисков расположены по паре электродов, к электродам дисков подают напряжение постоянного тока в пределах 400-500 мВ с подачей положительного полюса на внутренние электроды, посредством которого осуществляют электролиз паров воды, находящихся в анализируемом газе, и накачку полученного в результате электролиза кислорода из потока анализируемого газа в полость ячейки по электрохимической цепи: наружные электроды - твердые электролиты - внутренние электроды, в процессе достижения стационарного состояния, когда диффузионный поток продуктов окисления аммиака из полости ячейки станет равным поступающему потоку анализируемого газа, поступающего в нее, измеряют протекающий через ячейку предельный ток и по величине предельного тока, соответствующего содержанию кислорода, потраченного на окисление аммиака, определяют концентрацию аммиака в азоте. Изобретение обеспечивает возможность просто и надежно измерять содержание аммиака в азоте. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано для измерения значений коэффициентов диффузии в твердых электролитах, обладающих проводимостью по ионам исследуемых газов, таких, например, как водород, кислород, фтор, хлор и некоторые другие. Согласно изобретению в газовый поток с известным содержанием исследуемого газа, находящегося в смеси с азотом или иным инертным газом, помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной герметично соединенными между собой двумя дисками из твердого электролита с двумя парами электродов, расположенных на противоположных поверхностях этих дисков. К электродам подают напряжение постоянного тока величиной 300-500 мВ и полярностью, обеспечивающей откачку исследуемого газа из полости электрохимической ячейки в окружающую газовую среду, измеряют величину возникающего в ячейке предельного тока, которая определяется диффузионным потоком исследуемого газа через твердый электролит, и по измеренной величине предельного тока рассчитывают коэффициент диффузии исследуемого газа в твердом электролите в соответствии с приведенным уравнением: 3 ил., 1 табл.
Изобретение направлено на возможность измерения горючего газа в смеси с азотом или другим инертным газом. Способ заключается в том, что в поток анализируемого горючего газа помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной герметично соединенными между собой двумя дисками из твердого электролита, на противоположных поверхностях одного из которых расположена пара электродов, к электродам подают напряжение, необходимое для получения предельного тока, протекающего через ячейку, по величине которого определяют концентрацию горючего газа в анализируемой газовой смеси. При этом используют ячейку с полостью, образованной дисками из кислородпроводящего твердого электролита с электродами из каталитического материала, для получения предельного тока к электродам подают напряжение постоянного тока в пределах 300-500 мВ с подачей положительного полюса на электрод, находящийся внутри ячейки, и по величине возникающего при этом предельного тока определяют концентрацию горючего газа в анализируемой газовой смеси. Изобретение обеспечивает возможность достаточно просто и надежно измерить содержание различных горючих газов в смеси с азотом. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение направлено на высокоточное измерение коэффициентов диффузии горючих газов в азоте или иных инертных газах в широком температурном диапазоне посредством кислородпроводящего твердого электролита. Способ заключается в пропускании электрического тока через электрохимическую ячейку, величину которого изменяют до получения предельного тока, протекающего через границу раздела фаз, а также вычислении коэффициента диффузии. При этом в поток газа с известным содержанием горючего газа, находящегося в смеси с азотом, помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной герметично соединенными между собой двумя дисками из кислородпроводящего твердого электролита, на противоположных поверхностях одного из дисков расположена пара электродов, и капилляром, соединяющим полость с потоком газа. Затем к электродам подают напряжение постоянного тока в пределах 300÷500 мВ с подачей положительного полюса на электрод, находящийся внутри ячейки, и по величине возникающего при этом предельного тока рассчитывают коэффициент диффузии горючего газа в азоте. Техническим результатом является возможность измерения коэффициентов диффузии горючих газов в азоте в широком температурном диапазоне посредством хорошо изученного кислородпроводящего твердого электролита, а также повышение точности. 1 ил.
Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано для измерения кислородосодержания и влажности газов. Способ измерения кислородосодержания и влажности газа. В поток анализируемого газа помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованную двумя дисками из кислородпроводящего твердого электролита, на противоположных поверхностях дисков расположена пара электродов, к электродам дисков подают напряжение постоянного тока. При напряжении величиной 500-700 мВ откачивают свободный кислород, находящийся во внутренней полости ячейки, и по величине предельного тока, соответствующего содержанию свободного кислорода в анализируемом газе, определяют кислородосодержание. При дальнейшем увеличении напряжения до 1300-1500 мВ из полости ячейки откачивают связанный кислород и по величине предельного тока, соответствующего суммарному содержанию свободного кислорода в анализируемом газе и связанного кислорода, полученного в результате электролиза паров воды, определяют влажность анализируемого газа. Техническим результатом является расширение арсенала средств для измерения влажности анализируемого газа и возможность дополнительно определять кислородосодержание в нем, а также повышение надежности способа. 2 ил.
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КИСЛОРОДА В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ // 2532139
Использование: для измерения концентрации кислорода в газовых смесях различного состава. Сущность изобретения заключается в том, что используют ячейку с полостью, образованную кислородопроводящим твердым электролитом, на противоположных поверхностях электролита расположены электроды, включая измерительный и эталонный, посредством электродов измеряют разность кислородных потенциалов между эталонным и анализируемым газом и по величине полученной ЭДС рассчитывают количество кислорода в анализируемом газе. В качестве эталонного газа используют чистый кислород, для чего используют ячейку с газоплотной полостью, образованную твердым электролитом, на противоположных поверхностях которого расположены две пары электродов, одна из которых выполняет функцию кислородного насоса, а другая содержит измерительный и эталонный электроды, причем эталонный электрод расположен внутри полости ячейки. Ячейку помещают в поток анализируемого газа, в полость ячейки накачивают чистый кислород из анализируемого газа путем подачи напряжения постоянного тока на пару электродов, а посредством измерительного и эталонного электродов измеряют разность кислородных потенциалов между чистым кислородом, омывающим эталонный электрод, и анализируемым газом, омывающим измерительный электрод, и по величине этой ЭДС рассчитывают количество кислорода в анализируемом газе. Технический результат: обеспечение возможности создания простого в эксплуатации и более точного и быстродействующего способа измерения кислорода в газовых средах. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Чувствительный элемент электрохимического датчика водорода в газовых смесях. Может быть использован для измерения концентрации водорода в воздухе и в инертном газе. Чувствительный элемент электрохимического датчика водорода в газовых смесях, выполненный в виде таблетки из твердого электролита, на одну из поверхностей таблетки припечен электрод сравнения из серебра, на противоположную - рабочий электрод, при этом рабочий электрод выполнен из смеси оксидного соединения с высокой электронной проводимостью и серебра при его содержании в смеси 8-15 масс.%. Новый технический результат - повышение точности измерения водорода, стабильности показаний, увеличение температурного диапазона измерений и упрощение технологии изготовления чувствительного элемента. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 7 ил.
Изобретение относится к изготовлению газоплотной оксидной керамики со смешанной ионно-электронной проводимостью. Заявлен способ изготовления газоплотной керамики для элементов электрохимических устройств, который включает получение оксидо-органической формовочной массы смешиванием оксидного порошка с органической связкой и пластификатором, формирование заготовок заданной формы и обжиг до спекания. В качестве органической связки используют 4%-ный раствор бутадиен-нитрильного каучука марки СКН-26М, полученный в смеси ацетона и бензина, взятых в объемном соотношении 3:2, в качестве пластификатора используют 5%-ный раствор дибутилфталата в бензине, при этом оксидный порошок смешивают с органической связкой в соотношении 1 мл раствора на 1 г порошка, а с пластификатором - в соотношении 1 мл раствора на 40 г порошка. Заявленным способом можно получить керамику на основе кобальтитов и манганитов лантана-стронция, титанато-ферритов стронция, систем на основе оксида циркония. Технический результат - получение оксидо-органической формовочной массы, обладающей улучшенными пластическими свойствами, пригодными для изготовления керамики для элементов электрохимических устройств без ограничения формы и размеров. 8 ил.
Изобретение может быть использовано для измерения концентрации монооксида углерода в воздухе и в инертном газе. Чувствительный элемент электрохимического датчика монооксида углерода в газовых смесях выполнен в виде таблетки из твердого оксидного электролита, на одну из поверхностей таблетки припечен электрод сравнения, на противоположную - измерительный электрод, при этом твердый оксидный электролит выполнен на основе оксида церия состава Ce0.8(Sm0.8Ca0.2)0.2O2, электрод сравнения выполнен из манганита лантана-стронция состава La0.6Sr0.4MnO3, а измерительный электрод - из оксида цинка ZnO. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения монооксида углерода, повышение стабильности показаний, упрощение технологии изготовления чувствительного элемента. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердооксидным мембранным материалам, и может быть использовано, в частности, для получения кислорода или водорода. Твердооксидный композитный материал для мембран электрохимических устройств содержит титанато-феррит стронция и представляет собой композит на основе содопированного оксида церия и титанато-феррита стронция, состав которого отвечает формуле (1-x)Ce0.8(Sm0.8Sr0.2)0.2O2-δ - xSrTi0.5Fe0.5O3-δ, где x=0,25; 0,50; 0,75. Материалы обладают свойствами, характерными для индивидуальных фаз. Технический результат - повышение устойчивости материала в восстановительной атмосфере при сохранении или повышении механической прочности и уровня общей электропроводности. 1 табл., 13 ил.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам получения газоплотных композитных электролитов со смешанной кислород-ионной и протонной проводимостью. Заявлен способ получения газоплотной керамики на основе оксида церия и церата бария путем спекания порошков состава 0,3BaCe0.8Gd0.2O3-δ-0,7Ce0.8Gd0.2O2-δ, синтезированных методом твердофазного синтеза или методом сжигания нитратов и лимонной кислоты. Перед спеканием в порошки добавляют 1 мол.% Ba2CuO3, что обеспечивает в процессе обжига образование жидкой фазы купрата бария и быстрое спекание и уплотнение керамики при пониженных температурах. Технический результат: снижение температуры спекания и времени выдержки порошков и связанных с этим энергозатрат без ухудшения электрических свойств получаемой керамики. 1 ил., 1 табл.
ГЕНЕРАТОР ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ // 2506565
Изобретение относится к аналитической технике, в частности к генераторам создания и поддержания заданной влажности или осушения газов. Генератор влажности газов содержит помещенную в термостат рабочую камеру, включающую в себя кислородпроводящий и протонпроводящий твердые электролиты, выполненные в виде герметично соединенных между собой трубок с внутренним и внешним пористыми электродами, трубки закрыты герметичными крышками таким образом, что крышка протонпроводящей трубки выполнена с возможностью подачи газа, а крышка кислородпроводящей - с возможностью выхода влажного или осушенного газа. При этом внутренние электроды трубок соединены между собой напрямую, а внешние подключены к источнику постоянного тока. Техническим результатом является упрощение процесса генерации влажности газов за счет использования относительно простой электрохимической ячейки, исключающей использование сложного и громоздкого механического оборудования, технологическую подготовку газов и упрощающей газовую схему процесса. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к производству монолитных металлокерамических нагревательных элементов электрического, в частности резистивного, нагрева. Нагревательный блок содержит трубу из огнеупорного материала, резистивный металлокерамический нагреватель, размещенный на внешней поверхности трубы, имеющий зону нагрева и токоподвода, которые выполнены плазменным напылением с использованием металлокерамического материала, содержащего от 10 до 30 весовых % керамической компоненты, при этом напылением из сплава с керамической компонентой выполнена только зона нагрева. Предложен также способ изготовления нагревательного блока, в котором вначале металлическим сплавом напыляют зону токоподвода, после чего в сплав добавляют керамическую компоненту и напыляют зону нагрева. Снижение электрических потерь в электронагревателе за счет обеспечения равномерного распределения подводимого тока, а также повышение его надежности является техническим результатом изобретения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердооксидным композитным электролитам, и может быть использовано в средне- и высокотемпературных электрохимических устройствах. Твердый электролит на основе оксида церия и церата бария, допированный самарием, имеет состав, отвечающий формуле xBaCe0.8Sm0.2O3-δ-(1-x)Ce0.8Sm0.2O2-δ, где x=0.3, 0.5, 0.7. Технический результат заключается в расширении ряда твердых электролитов на основе оксида церия и церата бария, обладающих повышенной термодинамической стабильностью в присутствии паров воды и углекислого газа при сохранении или повышении уровня ионной проводимости. 1 ил., 1 табл.
ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ // 2490623
Изобретение относится к аналитической технике, в частности к датчикам для анализа газовых сред
ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА В ГАЗАХ И МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВАХ // 2489711
Изобретение относится к аналитической технике, в частности к датчикам, предназначенным для анализа газовых сред и металлических расплавов на кислородосодержание
Изобретение относится к аналитической технике, в частности к датчикам для анализа газовых сред
ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ АМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ // 2483299
Изобретение относится к аналитической технике, в частности к твердоэлектролитным датчикам для анализа газовых сред
Изобретение относится к аналитической технике, в частности к твердо-электролитным датчикам для анализа газовых сред
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для изготовления источников тока (топливных элементов), систем жизнеобеспечения, для регенерации газов в замкнутых объемных, электролизеров для водородной энергетики, кислородных насосов, датчиков для метрологии и т.д
Изобретение относится к устройствам для прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую с использованием твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ)
