Батарея твердооксидных топливных элементов



Батарея твердооксидных топливных элементов
Батарея твердооксидных топливных элементов
Батарея твердооксидных топливных элементов
Батарея твердооксидных топливных элементов
Батарея твердооксидных топливных элементов

 


Владельцы патента RU 2597873:

Общество с ограниченной Ответственностью "Завод электрохимических преобразователей" (ООО "ЗЭП") (RU)

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.

 

Заявляемая батарея твердооксидных топливных элементов относится к устройствам для прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую с использованием твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) в составе электрохимического генератора.

Источник тока на основе ТОТЭ предназначен для получения электрической энергии непосредственно у потребителя электроэнергии в местах отсутствия централизованного электроснабжения, например для снабжения станций катодной защиты магистральных трубопроводов от коррозии.

Известен электрохимический генератор на основе твердооксидных топливных элементов по патенту РФ на изобретение №2121191 (кл. МПК Н01М 8/12, дата приоритета 01.04.1996) [1].

Согласно данному изобретению электрохимический генератор на основе твердооксидных топливных элементов содержит генераторную камеру коробчатой формы с батареей твердооксидных топливных элементов в форме пробирок из диоксида циркония с наружным топливным и внутренним воздушным электродами, смеситель, конвертор топливной смеси, камеру дожига с каналом для вывода продуктов сгорания, каналы для распределения топливной смеси и для приема отработанной топливной смеси, ввод для свежего топлива. Для подачи воздуха внутрь топливных элементов имеется система трубопроводов. Верхняя перегородка генераторной камеры выполнена с отверстиями, в которые утоплены открытые концы твердооксидных топливных элементов, а обе боковые стенки по всей высоте выполнены с отверстиями, оси которых перпендикулярны оси твердооксидных топливных элементов. К одной из боковых стенок примыкает канал приема отработанной топливной смеси, а к другой - канал для распределения топливной смеси. Входы смесителя, размещенного непосредственно под генераторной камерой, соединены с выходом канала для приема отработанной топливной смеси и вводом для свежего топлива. Верхняя перегородка генераторной камеры является герметичной, а выход смесителя соединен с входом конвертора, выполненного в виде автономного блока с каталитическим материалом и размещенного вблизи другой боковой стенки. Выход конвертора соединен с каналом для распределения топливной смеси. Камера дожига размещена внутри конвертора и соединена с выходом канала для приема отработанных газов и с внутренним объемом полости генератора, сообщающимся с внутренними объемами твердооксидных топливных элементов, а отверстия на боковых стенках генераторной камеры выполнены с различными площадями по высоте стенки для обеспечения равномерного перемещения топливной смеси внутри генераторной камеры.

Недостатками данной батареи электрохимического генератора на основе твердооксидных топливных элементов являются:

- значительная неравномерность температурной зоны в генераторной камере (камере электрохимического окисления) ввиду того, что средние топливные элементы расположены на большом расстоянии от периферии генераторной камеры;

- отсутствие теплообмена между горячими отработанными газами и входящим воздухом.

Наиболее близким техническим решением и потому взятым за прототип является батарея электрохимического генератора на твердооксидных топливных элементах по патенту РФ на изобретение №2027258 (кл. МПК Н01М 8/12, дата приоритета 03.07.1990) [2].

Конструкция данной батареи включает корпус, разделенный поперечными перегородками с проходными отверстиями на камеру смешения топлива и окислителя, камеру электрохимического окисления с вертикально расположенными топливными элементами в виде пробирок из диоксида циркония, причем закрытые концы пробирок направлены к камере смешения, камеру дожига топлива и нагрева воздуха. В камере смешения топлива и окислителя находится катализатор для преобразования метана в смесь Н2-СО. Топливные элементы открытыми концами заглублены в перегородку между камерой электрохимического окисления и камерой дожига топлива и нагрева воздуха. Камера смешения расположена в нижней части корпуса, а камера дожига топлива - в его верхней части. Нагрев воздуха, поступающего во внутреннее пространство элементов, осуществляется за счет теплообмена с газами, выходящими из камеры дожига.

Недостатками прототипа являются:

- образование оксидов азота в дожигателе из-за высокой температуры химического горения остаточного топлива;

- сильное тепловое воздействие на воздушный коллектор (распределитель воздуха) потока выхлопных (отработанных) газов, выходящих из камеры дожига топлива;

- опасность разрушения топливных элементов из-за падения в них керамических газоподводящих трубок, крепление которых в распределителе воздуха может быть ослаблено при сильном тепловом воздействии на него, или из-за их разрушения при длительном нахождении в подвешенном состоянии.

Задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции батареи твердооксидных топливных элементов, повышение надежности при ее эксплуатации, соблюдение экологических норм при выработке электрической энергии.

Эта задача выполняется за счет того, что заявляемая батарея твердооксидных топливных элементов содержит корпус, фланцы, камеру электрохимического окисления топлива с находящимися в ней топливными элементами в виде пробирок из диоксида циркония с закрытыми концами, трубки для подачи воздуха в топливные элементы, расположенные по всей длине топливных элементов, и согласно заявляемому техническому решению в корпусе батареи последовательно, снизу вверх, расположены следующие узлы: узел подачи воздуха на электрохимическую реакцию, камера теплообмена, каталитический дожигатель остаточного топлива, камера электрохимического окисления топлива, реактор парциального окисления первичного топлива воздухом, узел подачи смеси первичного топлива с воздухом.

Узел подачи воздуха состоит из нижнего фланца со штуцером с калиброванной шайбой для входа воздуха, рассекателя воздушного потока и среднего фланца, который имеет отверстия для установки трубок для подачи воздуха. Трубки для подачи воздуха закреплены в среднем фланце, например, с помощью уплотнений, металлических колец и трубной решетки.

Наличие среднего фланца и закрепленных в нем трубок для подачи воздуха позволяет разделить поток подаваемого на электрохимическую реакцию воздуха и поток отработанных газов.

Камера теплообмена представляет собой теплообменник в виде цилиндра, выполненного из пористого материала, например из керамики, с аксиальными каналами и с установленными в этих каналах с зазором трубками для подачи воздуха вовнутрь топливных элементов, которые расположены в камере электрохимического окисления топлива. Через зазоры между трубками для подачи воздуха и стенками аксиальных каналов камеры теплообмена противотоком к подаваемому воздуху проходят горячие отработанные газы, которые его нагревают.

Для уменьшения теплового воздействия отработанных газов на узел подачи воздуха в нижней части камеры теплообмена расположен экран.

Каталитический дожигатель остаточного топлива изготовлен из пористого материала, с нанесенным на него катализатором для окисления топлива, оставшегося после электрохимической реакции в камере электрохимического окисления топлива. Катализатор может быть нанесен, например, методом пропитки.

Каталитический дожигатель остаточного топлива выполнен в виде трубной решетки, через которую также проходят трубки подачи воздуха вовнутрь топливных элементов и в которой закреплены открытые концы топливных элементов.

В камере электрохимического окисления топлива расположены топливные элементы, имеющие форму пробирок. Закрытые концы топливных элементов направлены в сторону реактора парциального окисления первичного топлива воздухом и фиксируются относительно корпуса с помощью керамического фланца с углублениями. Кроме того, в керамическом фланце выполнены каналы для поступления топлива из реактора парциального окисления в камеру электрохимического окисления топлива на наружные поверхности топливных элементов.

Реактор парциального окисления первичного топлива воздухом выполнен в виде диска из пористого или сотового материала, с нанесенным на него катализатором и предназначен для получения топлива в виде смеси, содержащей водород и угарный газ. Катализатор может быть нанесен, например, методом пропитки.

Узел подачи смеси первичного топлива, например природного газа и воздуха, служит для их подачи на реактор парциального окисления первичного топлива воздухом. Узел подачи смеси первичного топлива и воздуха состоит из верхнего фланца со штуцером с калиброванной шайбой и цилиндра, выполненного из теплоизоляционного материала, с осевым каналом для подачи смеси первичного топлива и воздуха, заканчивающимся диффузором.

Заявляемая конструкция батареи твердооксидных топливных элементов иллюстрируется следующими фигурами.

Фиг. 1 - общая схема расположения узлов в корпусе батареи ТОТЭ, фиг. 2 - фрагмент узла подачи воздуха и фрагмент камеры теплообмена (вид А), фиг. 3 - фрагмент камеры теплообмена, дожигатель остаточного топлива и фрагмент камеры электрохимического окисления топлива (вид Б), фиг. 4 - фрагмент камеры электрохимического окисления топлива, реактор парциального окисления первичного топлива воздухом и фрагмент узла подачи смеси первичного топлива и воздуха (вид В).

Корпус (1) заявляемой батареи ТОТЭ (фиг. 1) выполнен из газоплотной керамической трубы и герметично уплотнен с двух сторон при помощи нижнего фланца (2) со штуцером, входящего в состав узла для подачи воздуха (3) и верхнего (4) фланца со штуцером, входящего в состав узла для подачи смеси первичного топлива с воздухом (5). В нижней части корпуса (1), над узлом для подачи воздуха (3), находится камера теплообмена (6), состоящая из цилиндра с аксиальными каналами и установленными в этих каналах с зазором трубками для подачи воздуха (7). Над камерой теплообмена (6) в корпусе (1) находится каталитический дожигатель остаточного топлива (8) выполненный в виде трубной решетки, через отверстия которой проходят трубки для подачи воздуха (7) вовнутрь топливных элементов (9), открытые концы которых закреплены в отверстиях трубной решетки каталититического дожигателя (8). Над каталитическим дожигателем остаточного топлива (8) расположена камера электрохимического окисления топлива (10) с находящимися в ней топливными элементами (9). Выше находится реактор парциального окисления смеси первичного топлива воздухом (11), а над ним узел подачи смеси первичного топлива с воздухом (5).

На фиг. 2 (вид А) представлен вид части узла подачи воздуха (3) и части камеры теплообмена (6), находящихся в нижней части корпуса батареи ТОТЭ (1).

Узел подачи воздуха (3) в заявляемой батарее ТОТЭ состоит из нижнего фланца (2) со штуцером с калиброванной шайбой, рассекателя потока воздуха (12), за счет которого подводимый воздух равномерно распределяется между трубками для подачи воздуха (7), и среднего фланца (13), который имеет отверстия для установки трубок для подачи воздуха (7). С помощью уплотнений (14), например, из термостойкой резины, металлических колец (15) и трубной решетки (16) организованно уплотнение трубок для подачи воздуха (7) в среднем фланце (13) и тем самым разделение потока, подаваемого на реакцию электрохимического окисления воздуха и потока отработанных газов.

Камера теплообмена (6) включает цилиндр (17) с аксиальными каналами и установленные с зазором в этих каналах трубки для подачи воздуха (7) вовнутрь топливных элементов (9) камеры электрохимического окисления топлива (10) (фиг. 3). Через зазоры (18) между трубками для подачи воздуха (7) и аксиальными каналами цилиндра (17) камеры теплообмена (6) противотоком по отношению к подающемуся воздуху проходят горячие отработанные газы, которые нагревают воздух, подаваемый на электрохимическую реакцию в топливные элементы (9) и затем удаляются из батареи ТОТЭ.

Для уменьшения теплового воздействия от нагретых отработанных газов на узел распределения воздуха (3) внизу камеры теплообмена (6) расположен экран (19).

На фиг. 3 (вид Б) изображен вид части камеры теплообмена (6), каталитический дожигатель остаточного топлива (8) и части камеры электрохимического окисления топлива (10).

Каталитический дожигатель остаточного топлива (8) установлен в корпусе батареи ТОТЭ (1) над камерой теплообмена (6). В каталитическом дожигателе остаточного топлива (8) происходит каталитическое окисление топлива, оставшегося после электрохимической реакции в камере электрохимического окисления топлива (10), за счет чего поток отработанных газов дополнительно нагревается. Каталитический дожигатель остаточного топлива (8) выполнен в виде трубной решетки из пористого материала, с нанесенным на него катализатором для окисления остаточного топлива. В этой трубной решетке закреплены открытые концы (20) топливных элементов (9). Через трубки для подачи воздуха (7), проходящие сквозь трубную решетку каталитического дожигателя остаточного топлива (8) и открытые концы (20) топливных элементов (9), нагретый воздух подается по всей их длине до закрытых концов (21) (фиг. 4).

В камере электрохимического окисления топлива (10) (фиг. 4) размещены топливные элементы (9). Закрытые концы (21) топливных элементов (9) направлены в сторону реактора парциального окисления первичного топлива воздухом (11) и фиксируются относительно корпуса (1) с помощью углублений (22), выполненных в керамическом фланце (23). В керамическом фланце (23) также выполнены каналы (24) для поступления топлива из реактора парциального окисления первичного топлива воздухом (11) в камеру электрохимического окисления топлива (10) на наружные поверхности топливных элементов (9).

Для прохождения электрохимической реакции на наружные поверхности топливных элементов (10) подается топливо, а вовнутрь, при помощи трубок для подачи воздуха (7), нагретый воздух. В результате происходящей на поверхностях топливных элементов (10) электрохимической реакции вырабатывается электрическая энергия.

Реактор парциального окисления подаваемого первичного топлива воздухом (11) выполнен в виде диска из пористого материала с нанесенным на него катализатором и предназначен для получения топлива, то есть смеси, содержащей водород и угарный газ.

Узел подачи смеси первичного топлива и воздуха (5) состоит из верхнего фланца (4) (фиг. 1) со штуцером с калиброванной шайбой и цилиндра (25) с осевым каналом (26) для подачи смеси первичного топлива и воздуха. Цилиндр (25) с осевым каналом (26) выполнен из теплоизоляционного материала и служит не только для подачи смеси первичного топлива и воздуха на реактор парциального окисления первичного топлива воздухом (11), но и для понижения рабочей температуры (около 900°С) в камере электрохимического окисления топлива (9) до температуры, необходимой для организации уплотнения корпуса (1) и верхнего фланца (4). Для более равномерной подачи смеси на реактор парциального окисления первичного топлива воздухом (5) осевой канал (26) в цилиндре заканчивается диффузором (27).

Пример конкретного применения.

Для автономного электроснабжения станции катодной защиты газовых трубопроводов был изготовлен электрохимический генератор мощностью 1,5 кВт, состоящий из батарей на основе твердооксидных топливных элементов. Электрохимический генератор включал двенадцать батарей ТОТЭ.

Батарея ТОТЭ заявляемой конструкции работает следующим образом.

Смесь природного газа (первичное топливо) с воздухом через узел подачи смеси первичного топлива и воздуха (5) подается на реактор парциального окисления первичного топлива воздухом (11). Цилиндр (25) с осевым каналом (26) в узле подачи смеси первичного топлива и воздуха (5) выполнен из теплозащитного материала на основе кремнеземных волокон марки ТЗМ-23 М плотностью 0,18 г/см3 (ТУ1-596-425-2008) [3].

Реактор парциального окисления первичного топлива воздухом (11) выполнен на пористом носителе, например кордиеритовом (фирма «Corning», European Master Specification E-M-20-400/300) [4]) и покрыт катализатором, содержащим платину.

В результате прохождения каталитической реакции в реакторе парциального окисления первичного топлива воздухом (11) образуется топливо, представляющее собой смесь, содержащую водород и угарный газ, которое поступает через каналы (24) в керамическом фланце (23) в камеру электрохимического окисления топлива (10) на внешнюю поверхность двадцати пяти топливных элементов (9), выполненных в виде пробирок. Топливные элементы (9), изготовленные из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, покрыты изнутри манганитом лантана-стронция, а снаружи - керметом никель-диоксид циркония и электрически последовательно соединены между собой.

Керамический фланец (23) в камере электрохимического окисления топлива (10) изготовлен из кирпича легковесного марки МКЛ 1,3 (ГОСТ 5040-96) [5].

Через узел подачи воздуха (3) в трубки для подачи воздуха (7) подается воздух, который необходим для электрохимического окисления топлива. Трубки для подачи воздуха (7) изготовлены из муллитокорунда марки МКР (ТУ 14-8-447-83) [6].

Трубки для подачи воздуха (7) с зазором установлены в аксиальных каналах цилиндра (17) камеры теплообмена (6), изготовленного из теплозащитного материала на основе кремнеземных волокон марки ТЗМ-23 М плотностью 0,18 г/см3 (ТУ1-596-425-2008) [3]. Трубки для подачи воздуха (7) также проходят через каталитический дожигатель остаточного топлива (8) до закрытых концов топливных элементов (21) и по ним нагретый воздух подается на внутреннюю поверхность топливных элементов (9) для осуществления электрохимической реакции.

Каталитический дожигатель остаточного топлива (8) изготовлен из кирпича легковесного марки МКЛ 1,3 (ГОСТ 5040-96) [5], в поры которого внесен катализатор на основе платины.

В результате прохождения электрохимической реакции в камере электрохимического окисления топлива (10) вырабатывается электроэнергия и выделяется тепло. Горячие газы из камеры электрохимического окисления поступают в каталитический дожигатель остаточного топлива (8), где их температура повышается за счет каталитического окисления остаточного топлива. Затем отработанные газы поступают в камеру теплообмена (6), где нагревают воздух в трубках для подачи воздуха (7) в топливные элементы (9). Для уменьшения теплового воздействия горячих отработанных газов на узел распределения воздуха (3) внизу камеры теплообмена (6) расположен экран (19), изготовленный из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72) [7].

Как установлено, КПД электрохимического генератора на основе заявляемой конструкции батареи твердооксидных топливных элементов превышает 35%. Коэффициент использования топлива в батарее заявляемой конструкции достигает 85%.

Кроме этого, за счет использования в заявляемой конструкции батареи на основе твердооксидных топливных элементов рассекателя потока воздуха в узле распределения воздуха, подводимый воздух равномерно распределяется между трубками для подачи воздуха вовнутрь топливных элементов.

Расположение узла подачи воздуха внизу батареи исключает риск повреждения топливных элементов при выпадении трубок для подачи воздуха из уплотнений или при их разрушении, что может происходить при верхнем расположении узла подачи воздуха.

Использование в заявляемой конструкции экрана для защиты узла подачи воздуха от теплового воздействия отработанных газов позволяет уменьшить тепловое воздействие на узел подачи воздуха и тем самым исключить повреждение уплотнения трубок для подачи воздуха.

Использование каталитического дожигателя остаточного топлива позволяет избежать образование пламени в местах контакта остаточного топлива, выходящего из камеры электрохимического окисления топлива, и воздуха, выходящего из внутреннего пространства топливных элементов, что может привести к локальному перегреву трубок для подвода воздуха их последующему растрескиванию.

Кроме того, использование каталитического дожигателя остаточного топлива обеспечивает отсутствие оксидов азота в отработанных газах.

Электрохимическое, «низкотемпературное» сжигание топлива обеспечивает при использовании заявляемой конструкции высокую экологичность процесса, поскольку отсутствуют вредные выбросы в окружающую среду, кроме того, установка работает бесшумно.

Электрохимический генератор и энергоустановка на его основе с батареями твердооксидных топливных элементов заявляемой конструкции обладает автономностью, минимальным обслуживанием, высоким ресурсом работы.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ на изобретение №2121191 «Электрохимический генератор».

2. Патент РФ на изобретение №2027258 «Высокотемпературный электрохимический генератор».

3. «Материал теплозащитный ТЗМ-23М», ТУ 1-596-425-2008.

4. Материал кордиерит, фирма «Corning», European Master Specification E-M-20-400/300.

5. «Изделия огнеупорные и высокоогнеупорные легковесные теплоизоляционные. Технические условия», ГОСТ 5040-96.

6. «Трубки огнеупорные муллитокремнеземистые. Технические условия» ТУ 14-8-447-83.

7. «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки», ГОСТ 5632-72.

Батарея твердооксидных топливных элементов, состоящая из корпуса, фланцев, трубок для подачи воздуха в топливные элементы, расположенных по всей длине топливных элементов, камеры электрохимического окисления топлива, с находящимися в ней топливными элементами в виде пробирок из диоксида циркония, отличающаяся тем, что в корпусе батареи последовательно, снизу вверх, расположены узел подачи воздуха, включающий фланец со штуцером с калиброванной шайбой, рассекатель потока воздуха и средний фланец с отверстиями для установки трубок для подачи воздуха в топливные элементы, уплотнение для них и трубную решетку, камера теплообмена, включающая теплообменник в виде цилиндра из пористого материала с аксиальными каналами с установленными в них с зазором трубками для подачи воздуха в топливные элементы и экран, каталитический дожигатель остаточного топлива из пористого материала с нанесенным катализатором в виде трубной решетки с закрепленными в ней открытыми концами топливных элементов и с проходящими сквозь нее трубками для подачи воздуха, камера электрохимического окисления топлива с топливными элементами, закрытые концы которых направлены в сторону реактора парциального окисления первичного топлива воздухом и 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 в виде диска из пористого материала, с нанесенным катализатором, узел подачи смеси первичного топлива с воздухом, включающий фланец со штуцером с калиброванной шайбой и цилиндр с осевым каналом, заканчивающимся диффузором, выполненный из теплоизоляционного материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано в качестве электрохимического генератора на основе водородно-кислородных топливных элементов для резервного электропитания аварийных объектов, при этом в заявленном генераторе газообразный водород получают в проточном реакционном сосуде путем гидролиза водной суспензии алюминия.

Изобретение относится к электроду для топливного элемента, который содержит углеродные нанотрубки; катализатор для топливного элемента, нанесенный на углеродные нанотрубки; и иономер, обеспеченный так, чтобы покрывать углеродные нанотрубки и катализатор для топливного элемента, причем, если длина углеродных нанотрубок обозначена как La [мкм], а шаг между центрами углеродных нанотрубок обозначен как Ра [нм], то длина La и шаг Ра между центрами удовлетворяют двум выражениям, приведенным ниже: 30≤La≤240; и 0,351×La+75≤Ра≤250.

Изобретение относится к способу снижения проницаемости мембраны по отношению к ионам ванадия. Способ включает введение катионного поверхностно-активного вещества, по меньшей мере, в часть поверхности мембраны и внутреннюю часть мембраны инкубацией мембраны в водный или водно-солевой раствор, содержащий катионное поверхностно-активное вещество или смесь катионных поверхностно-активных веществ.

Изобретение относится к подводной лодке, содержащей устройство для производства электроэнергии. Технический результат - повышение компактности с одновременной оптимизацией КПД.

Настоящее изобретение относится к газогенератору для конверсии топлива в обедненный кислородом газ и/или обогащенный водородом газ, который может быть использован в любом процессе, требующем обедненного кислородом газа и/или обогащенного водородом газа, предпочтительно, используют его для генерирования защитного газа или восстановительного газа для запуска, выключения или аварийного отключения твердооксидного топливного элемента (SOFC) или твердооксидного элемента электролиза (SOEC).

Изобретение относится к источникам энергии, в частности к воздушно-алюминиевым топливным батареям. Техническим результатом изобретения является повышение удельной мощности топливной батареи за счет уменьшения ее габаритных размеров. Указанный технический результат достигается тем, что электроды выполнены в виде упруго связанного между собой набора пластин, образуя плоскую пружину сжатия, которая, разжимаясь от пускового механизма, сжимает и нарушает герметичность эластичной емкости с электролитом, который, вытекая из емкости, заполняет межэлектродное пространство, при этом эластичная емкость с электролитом прокалывается установленными внутри нее штырями, в процессе активизации входящими в отверстия, выполненные в электродах, а штыри выполнены в виде перфорированных трубок. Способ активизации топливной батареи позволяет повысить удельную мощность топливной батареи в результате уменьшения ее габаритных размеров за счет того, что до активизации батареи эластичная емкость с электролитом занимает рабочий объем батареи, который освобожден от электродов путем их сжатия.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к энергоустановкам для совместной выработки электроэнергии и теплоты, использующим углеводородное топливо и предназначенным для локальных потребителей.

Заявленное изобретение относится к твердым окисным топливным элементам (ТЭ), полученным в соответствии со способом, в котором имеют место стадии: - нанесения слоя топливного электрода: слоя электролита, содержащего стабилизированный цирконий, на слой топливного электрода для получения системы из основы топливного электрода и электролита; - спекания системы из основы топливного электрода и электролита друг с другом для получения полуэлемента; - нанесения на слой электролита предварительно спеченного полуэлемента одного или более слоев кислородного электрода, причем, по меньшей мере, один из слоев содержит композит из лантан-стронций-манганита и стабилизированного циркония для получения полного твердого окисного элемента; - спекания одного или более слоев кислородного электрода с предварительно спеченным полуэлементом; а также пропитки марганцем одного или более слоев кислородного электрода полного твердого окисного элемента для получения пропитанного марганцем ТЭ.

Изобретение относится к энергетике, к системе энергоснабжения космических аппаратов и напланетных станций. Электрохимическая система энергоснабжения космического аппарата с замкнутым по воде рабочим циклом включает электролизер воды и кислородо-водородный генератор, гидравлически связанные друг с другом через резервуар сбора воды и пневматически сообщающиеся с баллонами хранения водорода и кислорода, последний из которых соединен с системой обеспечения жизнедеятельности космического аппарата пневмомагистралью с запорным элементом, металло-водородный аккумулятор, имеющий штуцер для водорода, через который он соединен с баллоном хранения водорода пневмомагистралью с запорным элементом.

Изобретение относится к системам топливных элементов, использующих в качестве топливного газа водород. Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение регулирования расходных характеристик системы циркуляции реагента в зависимости от требуемого для работы топливного элемента количества реагента. Устройство содержит топливный элемент, использующий газообразный реагент, систему хранения реагента и систему его подачи в топливный элемент, в состав которой входит система циркуляции реагента, включающая блок струйных аппаратов, регуляторы сечения, запорные клапана, причем блок струйных аппаратов содержит по крайней мере два струйных аппарата с разными проходными сечениями и расходными характеристиками, которые соединены параллельно таким образом, что имеют общий напорный коллектор, общую приемную камеру и общий выходной коллектор, при этом перед напорным коллектором установлены электромагнитный запорный клапан, резервный электромагнитный запорный клапан и регулятор сечения, соединенные кабелями с электрическим контроллером.

Изобретение относится к изготовлению твердооксидных топливных ячеек (ТОТЭ) на металлической основе, в которых обеспечено увеличение долговременной стабильности каталитических свойств анода и снижение рабочей температуры ниже 800°C.

Изобретение относится к области твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) планарной конструкции, а именно к сборке отдельных мембранно-электродных блоков и деталей токовых коллекторов (интерконнекторов) в батареи для увеличения снимаемой мощности.

Изобретение относится к автономным системам и установкам энергообеспечения, использующим различные виды топлива. Электрохимический преобразователь энергии содержит электроды, электрический соединитель и слой твердого электролита, выполненный из смеси оксидов металлов, включающих диоксид циркония и оксид металла, выбранного из группы, включающей оксид кальция, оксид магния, оксиды редкоземельных элементов или их смеси, а также электродные слои, проницаемые для газов, проводящие электрический ток и покрытые на части своей поверхности контактными слоями, при этом преобразователь выполнен в виде многорядной секции, ряды которой образованы трубчатыми сборками, набранными из электрохимических ячеек, выполненных в форме конусных шайб, содержащих слой твердого электролита, а также электродные слои, с центральными втулками, формирующими внутренний газовый коллектор, в котором одновременно размещены тоководы, причем часть конусных шайб разделена между собой сепараторами, проницаемыми для газа, а другая часть конусных шайб разделена наружным газовым коллектором.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к катодному материалу для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) на основе сложных оксидов 3d-металлов.

Изобретение относится к композитному кислородному электроду, содержащему пористую структуру основы, включающую две отдельные, но перколированные фазы, причем первая фаза представляет собой электронопроводящую фазу, а вторая фаза представляет собой оксидную ионопроводящую фазу, и электрокаталитический слой на поверхности указанной структуры основы, причем указанный электрокаталитический слой содержит первые наночастицы, представляющие собой электрокаталитически активные наночастицы и вторые наночастицы, формируемые из ионопроводящего материала, при этом первые и вторые частицы произвольно распределены по всему злектрокаталитическому слою.

Изобретение относится к электрохимическим генераторам, в которых химическая энергия топлива преобразуется непосредственно в электрическую энергию, а именно к высокотемпературным электрохимическим устройствам с внутренней конверсией топлива.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к комбинации схем потоков внутри каждого элемента и между элементами пакета топливных элементов (ТЭ) или пакета электролитических элементов.

Изобретение относится к области катализа, а именно каталитическим активным пористым композитным материалам, которые могут быть использованы в качестве несущих электродов электрохимических устройств для получения водорода и/или кислорода либо высоко- и среднетемпературных твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ).

Заявленное изобретение относится к твердым окисным топливным элементам (ТЭ), полученным в соответствии со способом, в котором имеют место стадии: - нанесения слоя топливного электрода: слоя электролита, содержащего стабилизированный цирконий, на слой топливного электрода для получения системы из основы топливного электрода и электролита; - спекания системы из основы топливного электрода и электролита друг с другом для получения полуэлемента; - нанесения на слой электролита предварительно спеченного полуэлемента одного или более слоев кислородного электрода, причем, по меньшей мере, один из слоев содержит композит из лантан-стронций-манганита и стабилизированного циркония для получения полного твердого окисного элемента; - спекания одного или более слоев кислородного электрода с предварительно спеченным полуэлементом; а также пропитки марганцем одного или более слоев кислородного электрода полного твердого окисного элемента для получения пропитанного марганцем ТЭ.

Настоящее изобретение относится к материалу для изготовления протонообменной мембраны для электрохимического устройства, в частности топливного элемента, электролизера или аккумулятора.

Изобретение относится к способу обогащения изотопа кислорода. Способ включает получение кислорода, содержащего первично обогащенный изотоп кислорода, с помощью дистилляции кислородного сырья при использовании первого дистилляционного устройства, получение воды с помощью гидрогенизации кислорода, содержащего первично обогащенный изотоп кислорода, получение оксида азота, отводимого при дистилляции сырья оксида азота, при использовании второго дистилляционного устройства, и получение оксида азота и воды с помощью осуществления реакции химического обмена между водой и отведенным оксидом азота, в результате чего получают оксид азота, имеющий повышенную концентрацию изотопа кислорода, и воду, имеющую пониженную концентрацию изотопа кислорода, причем оксид азота, имеющий повышенную концентрацию изотопа кислорода, подают во второе дистилляционное устройство, а кислород, полученный электролизом воды, имеющей пониженную концентрацию изотопа кислорода, возвращают в первое дистилляционное устройство. Изобретение обеспечивает эффективное обогащение изотопа кислорода. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх