Способ выведения из действия водородно-воздушного электрохимического генератора (эхг)

Авторы патента:

H01M8/08 - топливные элементы с водным электролитом

Владельцы патента RU 2314600:

Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП" (RU)

Изобретение относится к области ЭХГ на основе топливных элементов (ТЭ) с щелочным электролитом и может быть использовано при эксплуатации ЭХГ. Согласно изобретению, способ вывода из действия водородно-воздушного электрохимического генератора (ЭХГ), включающего контур подачи водорода, контур подачи воздуха с нагнетателем, контур циркуляции щелочного электролита с насосом, теплообменником и сливной емкостью, при котором отключают электрическую нагрузку, отключают подачу водорода и сливают электролит в электролитную емкость, при этом перед отключением подачи водорода снижают температуру электролита путем его прокачки через теплообменник, выключают нагнетатель воздуха, отключают циркуляцию электролита, после слива электролита сообщают контур подачи воздуха с контуром подачи водорода. Техническим результатом является технологическая простота, улучшенные массогабаритные удельные электрические характеристики. 1 ил.

Область техники

Изобретение относится к области ЭХГ на основе топливных элементов (ТЭ) с щелочным электролитом и может быть использовано при эксплуатации ЭХГ.

Предшествующий уровень техники

Известен способ выведения из действия водородно-воздушного ЭХГ, при котором отключают внешнюю нагрузку, подключают внутреннюю нагрузку, закрывают подачу и продувку водорода, контролируют давление в анодных камерах, при снижении давления до заданного уровня подают в анодные камеры азот (см. патент Японии №2-244559, кл. H01M 8/04, 1990).

Недостаток данного способа связан с необходимостью иметь систему хранения и подачи инертного газа, что ухудшает массогабаритные и удельные электрические характеристики ЭХГ.

Из известных способов выведения из действия водородно-воздушного ЭХГ, включающего контур подачи водорода, контур подачи воздуха с нагнетателем, контур циркуляции щелочного электролита с насосом, теплообменником и сливной емкостью, контур подачи аргона, наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ, при котором отключают электрическую нагрузку, отключают подачу водорода и замещают его аргоном, сливают электролит в электролитную емкость, воздух замещают аргоном (Резников Г.Л. Электрохимические генераторы, Москва, ВИНИТИ, 1974, с.45).

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание способа выведения ЭХГ из действия, обладающего технологической простотой и обеспечивающего улучшенные массогабаритные удельные электрические характеристики.

Указанный технический результат достигается тем, что способ вывода из действия водородно-воздушного электрохимического генератора (ЭХГ), включающего контур подачи водорода, контур подачи воздуха с нагнетателем, контур циркуляции щелочного электролита с насосом, теплообменником и сливной емкостью, при котором отключают электрическую нагрузку, отключают подачу водорода и сливают электролит в электролитную емкость, при этом, согласно изобретению, перед отключением подачи водорода снижают температуру электролита путем его прокачки через теплообменник, выключают нагнетатель воздуха, отключают циркуляцию электролита, после слива электролита сообщают контур подачи воздуха с контуром подачи водорода.

Заявленная технология вывода из действия позволяет отказаться от системы хранения и подачи инертного газа, что существенно улучшает массогабаритные и удельные электрические характеристики ЭХГ и упрощает технологию эксплуатации.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. В результате поиска выявлен патент США №2005/0074641, кл. Н01М 8/00, 2005, в котором при выведении из действия водородно-воздушного ЭХГ прекращают подачу водорода в анодную полость, а затем в нее подают воздух. Однако указанный известный способ относится к ЭХГ с полимерным электролитом, а подача воздуха в анодную полость производится с целью удаления избыточной воды, а не для дожигания водорода в анодной полости и заполнения ее атмосферным азотом с остатками кислорода. Кроме того, заявленный способ имеет другую совокупность существенных признаков. Таким образом, можно сделать вывод, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом и описанием работы заявленного ЭХГ.

На чертеже представлен водородно-воздушный ЭХГ с щелочным электролитом.

ЭХГ включает батарею ТЭ 1, контур подачи водорода 2 с клапанами 3.1 и 3.2, контур подачи воздуха 4 с нагнетателем 5 и клапаном 6, контур циркуляции электролита 7 с насосом 8, теплообменником 9, сливной емкостью 10 и трубопровод 11 с клапаном 12.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

ЭХГ работает следующим образом. Водород и воздух подается соответственно в анодные и катодные камеры батареи ТЭ 1. Выделяющиеся в результате электрохимической реакции вода и тепло выводятся из батареи циркулирующим электролитом. Тепло сбрасывается в теплообменнике 9. При выводе ЭХГ из действия отключают внешнюю нагрузку (на чертеже не показана), снижают температуру электролита путем его прокачки через теплообменник 9, отключают подачу и продувку водорода посредством клапанов 3.1 и 3.2 соответственно, выключают нагнетатель воздуха 5, сливают электролит в емкость 10, сообщают контур подачи воздуха 4 с контуром подачи водорода 2 посредством трубопровода 11 с клапаном 12. Водород в анодных полостях дожигается, и они заполняются отработанным воздухом с пониженным содержанием кислорода, т.е. практически азотом. ЭХГ отключено и законсервировано. При необходимости запуска ЭХГ закрывается клапан 12, включается насос 8 и батарея 1 заполняется электролитом из емкости 10, включается нагнетатель воздуха, и водород через клапан 3.1 подается в анодные полости батареи 1. ЭХГ готов к приему нагрузки.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный способ вывода из действия ЭХГ может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию «промышленная применимость».

Способ вывода из действия водородно-воздушного электрохимического генератора (ЭХГ), включающего контур подачи водорода, контур подачи воздуха с нагнетателем, контур циркуляции щелочного электролита с насосом, теплообменником и сливной емкостью, при котором отключают электрическую нагрузку, отключают подачу водорода и сливают электролит в электролитную емкость, отличающийся тем, что перед отключением подачи водорода снижают температуру электролита путем его прокачки через теплообменник, выключают нагнетатель воздуха, отключают циркуляцию электролита, после слива электролита сообщают контур подачи воздуха с контуром подачи водорода.

Изобретение относится к источникам питания постоянного тока, точнее к энергоустановкам (ЭУ) на топливных элементах (ТЭ), работающим на кислороде, водороде и проточном щелочном электролите.

Анодный катализатор для спиртового топливного элемента и способ его изготовления // 2268518

Изобретение относится к области катализаторов для спиртовых топливных элементов (ТЭ) и способам их изготовления. .

Способ эксплуатации электрохимического генератора // 2267834

Изобретение относится к области источников питания постоянного тока, а именно к системам электропитания постоянного тока, работающих на водороде и кислороде. .

Способ эксплуатации электрохимического генератора и устройство для его реализации // 2262778

Изобретение относится к области источников питания постоянного тока, а именно к системам электропитания постоянного тока, работающим на водороде и кислороде со щелочными или кислыми электролитами.

Электрохимический генератор на основе водородно-воздушных (кислородных) топливных элементов // 2245594

Изобретение относится к области электрохимических генераторов (ЭХГ) на основе топливных элементов (ТЭ) со щелочным электролитом и может быть использовано при производстве указанных генераторов.

Катализатор катода топливного элемента на основе золота // 2220479

Изобретение относится к области электротехники, связанной с разработкой электрохимических генераторов тока, и может быть использовано при изготовлении активного катализатора щелочного топливного элемента с высокой коррозионной устойчивостью, содержащего 96,0-99,75 мас.% золота и 0,25-4,0 мас.% оксида циркония.

Катализатор кислородного электрода для топливного элемента со щелочным электролитом // 2136082

Изобретение относится к области электротехники, связанной с эксплуатацией топливных элементов. .

Катализатор кислородного электрода для топливного элемента со щелочным электролитом // 2136081

Изобретение относится к области электротехники, а именно к катализаторам топливных элементов. .

Электролитическая ячейка и электрод с капиллярными зазорами для электролитических реакций с выделением или поглощением газа и способ электролиза для нее // 2074266

Изобретение относится к электролитической ячейке и электроду с капиллярными зазорами для электролитических реакций с выделением или поглощением газа и способу электролиза для нее.

Газовый электрический аккумулятор // 2056676

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве источников энергии. .

Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных (воздушных) топливных элементов // 2322733

Изобретение относится к области электрохимических генераторов (ЭХГ) на основе топливных элементов (ТЭ) с щелочным электролитом и может быть использовано при производстве указанных генераторов

Способ мамаева а.и. преобразования химической энергии в электрическую энергию и устройство для его осуществления // 2330353

Изобретение относится к электрохимическим преобразователям, преимущественно к топливным элементам, преобразующим химическую энергию топлива в электрическую энергию

Катодный катализатор с пониженным содержанием платины для электрода топливного элемента // 2331144

Изобретение относится к области катодных катализаторов с низким содержанием платины для спиртовых ТЭ

Батарея топливных элементов (варианты) и способ ее эксплуатации // 2340043

Изобретение относится к батареям топливных элементов (БТЭ)

Топливный элемент (варианты) и способ эксплуатации батареи топливных элементов // 2352030

Изобретение относится к конструкциям топливных элементов электрических батарей, а более конкретно топливных элементов электрических батарей на жидких электролитах, имеющих зону конденсации электролита

Новый сепаратор, электрохимическая ячейка с новым сепаратором и применение нового сепаратора в электрохимической ячейке // 2551365

Изобретение относится к проницаемому для ионов армированному сепаратору. При этом сепаратор содержит по меньшей мере один сепарационный элемент и по существу полый обходной канал, прилегающий к указанному по меньшей мере одному сепарационному элементу, причем указанный по меньшей мере один сепарационный элемент содержит связующее и оксид или гидроксид металла, диспергированный в нем, и указанный сепарационный элемент характеризуется давлением выдавливания первого пузырька по меньшей мере 1 бар и сопротивлением при обратной промывке по меньшей мере 1 бар, причем давление выдавливания первого пузырька определяется с помощью ASTM E128 и ISO 4003. Также изобретение относится к применению сепаратора в электрохимической ячейке, электрохимической ячейке и способу получения водорода. Использование настоящего изобретения позволяет уменьшить перекрестное загрязнение водорода и кислорода. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 4 табл., 11 ил.

Способ эксплуатации бифункциональной электрохимической системы и устройство для его осуществления // 2603142

Изобретение относится к способу эксплуатации бифункциональной электрохимической системы, содержащей анодную и катодную электродные камеры с четырехходовыми клапанами на входе и выходе из электродных камер, резервуар-сепаратор с водой, соединенный с анодной и катодной камерами и с контейнерами хранения водорода и кислорода, насосы, включающему очистку от газов анодной и катодной электродных камер при смене режимов работы, отличающемуся тем, что систему снабжают дополнительными насосами и дополнительным резервуаром-сепаратором с водой, сообщающимся с источником поступления воды и имеющим выходы для подсоединения трубопроводов к входам анодной и катодной камер бифункциональной электрохимической системы, осуществляют очистку электродных камер путем закачивания в них воды из дополнительного резервуара и вытеснения оставшихся газов из анодной и катодной камер в контейнеры для хранения водорода и кислорода. Также изобретение относится к бифункциональной электрохимической системе. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в улучшении массогабаритных характеристик БЭС, снижении ее стоимости, эксплуатационных расходов и повышении экономичности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Проточная батарея и регенерационная система с улучшенной безопасностью // 2624628

Изобретение относится к электрохимическим системам аккумулирования и генерирования энергии, в частности к проточной батарее с разрядной системой, системой регенерации и составу окислительной жидкости. Технический результат применения разрядной системы, системы регенерации и состава окислительной жидкости заключается в достижении высокой плотности энергии, повышении энергетической эффективности и мощности электрохимической проточной батареи при низких затратах на ее производство и эксплуатацию. Указанный технический результат достигается в разрядной системе, включающей в себя, по меньшей мере, одну форму окислительного флюида с водным многоэлектронным окислителем, по меньшей мере, одну форму восстановительного флюида, разрядную единицу со стэком, состоящим из множества электролитических ячеек, каждая из которых включает сборку электролит-электрод, и реактор подкисления. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 41 ил., 22 пр., 5 табл.