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invention
Fédération de Russie Patent RU2290725

PROCÉDÉ DE type de flux de pile à combustible fonctionnant alcalin

PROCÉDÉ DE type de flux de pile à combustible fonctionnant alcalin

Nom de l'inventeur: Deaf Igor (RU); Andrey Scherbakov (RU); Cheliabinsk Vladimir F.
Le nom du titulaire du brevet: Open Joint Stock Company "Rocket and Space Corporation" Energia "SP Korolev."
Adresse pour la correspondance: 141070, région de Moscou, Korolev, st .. Lénine, 4a, JSC "RSC" Energia ". SP Korolev" Département de la propriété intellectuelle
Date de début du brevet: 01.02.2005

L'invention se rapporte à une source d'alimentation en courant continu, ou plutôt aux installations d'énergie (AE) de la pile à combustible (FC), agissant sur l'oxygène, l'hydrogène et le flux d'électrolyte alcalin. Selon l'invention, un procédé pour faire fonctionner une pile alcaline comprend une cellule de type à écoulement de carburant à chauffer et faire fonctionner une solution alcaline, et l'alimentation subséquente et des gaz de travail. Chauffage de l'empilement de piles à combustible produit par pompage à travers une solution alcaline de travail préalablement chauffé dans des conditions adiabatiques par la dissolution dans l'eau alcalin cristallins ou par dilution d'une solution plus concentrée de l'eau alcaline et fournissant les gaz de travail produits lors du chauffage de la solution alcaline de travail. Le résultat technique de l'invention est: une opportunité pour relancer FC pile avec une consommation réduite d'énergie dans la batterie se réchauffer; la capacité de réchauffer la batterie de piles à combustible à la température minimale de fonctionnement sans l'utilisation de sources d'énergie externes; la possibilité de lancer un TE flux de type de batterie alcaline à basses températures ambiantes.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention se rapporte à une source d'alimentation en courant continu, ou plutôt aux installations d'énergie (AE) de la pile à combustible (FC), agissant sur l' oxygène et l' hydrogène. Dans ce type d'écoulement des adresses de pile à combustible (ou «électrolyte-flow"), opérant à une circulation constante de la solution alcaline.

Il est connu que le lancement du PP sur FC auto-échauffement est habituellement effectuée: il suffit de démarrer l'alimentation de la pile de pile à combustible (BTE) des gaz propulseurs et pompé à travers elle une solution alcaline. Il utilise la chaleur et de l'électricité à partir d'une source externe. De telles méthodes adoptées pour les analogues [1], occupent beaucoup de temps ou nécessitent des coûts d'électricité importants à partir d'une source externe, dans ce cas, avant que ce BTE doit être maintenu à une température suffisamment élevée ambiante. Démarrer une BTE aux basses températures est pas possible - dans un alcalin commence solution de cristallisation, la viscosité est augmentée de deux ordres de grandeur, etc. Par exemple, une solution de KOH à 30% à une température de + 5 ° C et devient kiseleobraznym nuageux.

Les inconvénients de cette méthode à partir de la solution libre BTE [2] pris comme prototype. Dans ce cas, avant de commencer PP (moteur) chauffer le fluide chaud circulant dans le circuit de chauffage. Dans cette chaleur liquide produit par un brûleur à gaz.

Les inconvénients du prototype sont les caractéristiques suivantes:

1. liquide de réchauffement est pas une centrale électrique (moteur) le fluide de travail, il est - seulement un fluide de transfert de chaleur intermédiaire. Par conséquent, si vous utilisez cette méthode pour démarrer les FCS, contenant une grande partie de la capacité thermique de la solution alcaline, le transfert de chaleur du liquide de refroidissement intermédiaire à une solution alcaline de travail fortement retardée.

2. Un tel procédé ne joue pas lorsque le brûleur à gaz ne fonctionne pas (par exemple, pas de gaz).

L'objet des solutions proposées est donc, en réduisant le temps d'échauffement BTE contenant une quantité importante de la capacité thermique de la solution alcaline et de la capacité de démarrage et d'assurer une affaire BTE où aucune source externe (par exemple, en cas d'urgence).

Le problème est résolu en ce que le fonctionnement de la pile à combustible des piles alcalines du type à écoulement, comprenant le chauffage et la solution alcaline de travail, mais aussi l'écoulement ultérieur du gaz de travail, le chauffage de l'empilement de piles à combustible produit par pompage à travers la solution alcaline de travail préalablement chauffé dans des conditions adiabatiques, et les gaz de traitement alimentant produire un travail après le chauffage de la solution alcaline, tout en chauffant la solution de travail alcaline produite par dissolution dans l'eau, l'eau alcaline cristalline ou par dilution d'une solution plus concentrée d'alcali.

L'essence de la méthode proposée est la suivante. Alkaline BTE type de flux contiennent beaucoup d'alcali aqueux. Par exemple, le contour d'oreille avec un poids sec de 60 kg ~ nécessite l'utilisation de ~ 25 litres de solution. Étant donné que la capacité calorifique de l'eau (~ 4 kJ / kg) est beaucoup plus grande capacité thermique des matériaux qui ont fait la batterie (~ 1 kJ / kg), tandis que le chauffage d'un BTE la majeure partie de la chaleur est consacré à chauffer la solution. À cet égard, il est avantageux de chauffer la solution séparément de la batterie, puis faire circuler la solution chauffée pour chauffer la batterie elle-même. Et peut être la même solution et des gaz propulseurs chauffés avant leur amenée à la pile à combustible.

Par ailleurs, la proposition est utilisée pour obtenir une solution alcaline chaude à froid par chauffage et par la chaleur d'hydratation (dissolution) alcalin cristallins, à savoir pendant la préparation de la solution. Comme on le voit, dans la préparation d'une solution de NaOH à 30% est terminée, la température est élevée à presque 100 ° C

Pour BTE avec les caractéristiques mentionnées ci-dessus poids (poids sec - 60 kg, le poids d'alcool ~ 30 kg), la chaleur d'hydratation est suffisant pour réchauffer le BTE (avec de l'alcali) à 50 ÷ 60 ° C à une température initiale de la batterie 0 ÷ 20 ° C Ainsi, il peut chauffer jusqu'à la température de fonctionnement même "zaholozhennuyu" de FCS, sans utiliser des sources d'énergie externes.

Cela peut être utile lors du démarrage de centrales électriques sur les piles à combustible alcalines dans des situations anormales (par exemple en cas d'urgence dans des conditions froides).

Le procédé selon l'invention est réalisé comme suit. solution alcaline froide qui est en dehors du contour d'oreille est chauffé à la température calculée (supérieure à la température de fonctionnement du SVF) et de commencer à pomper à travers la batterie jusqu'à ce qu'il soit chauffé à une température minimale de fonctionnement. Après cela, le BTE sert gaz propulseurs et la batterie commence à l'auto-échauffement jusqu'à sa température de fonctionnement optimal. Afin de ne pas refroidir les gaz de travail BTE (par exemple, l'air à basse température) peut être passé à travers une même solution alcaline avant et chauffé à la même température que le FCS (ce qui peut être utilisé pour des échangeurs de chaleur gaz-liquide sont agencés dans une solution alcaline).

Dans certains cas (par exemple lorsque l'élément chauffant ne fonctionne pas alcali) une solution alcaline chaude est préparée en dissolvant quantité calculée d'eau dans les alcalins cristallins et empêchant le refroidissement de la solution obtenue (par exemple, dans un récipient isolé thermiquement), après quoi toutes les mesures sont répétées. Au lieu de cela alcalin cristallin et son utilisation peut être une solution plus concentrée, mais dans lequel le chauffage est moindre.

Un effet positif de cette solution technique est:

- La capacité à relancer BTE avec réduction de la consommation d'énergie dans la batterie se réchauffer;

- La capacité de réchauffer le BTE à la température minimale de fonctionnement sans l'utilisation de sources d'énergie externes;

- La possibilité d'exécuter un BTE type de flux alcalin à basses températures ambiantes.

Ces circonstances rendent possible l'utilisation de cette solution dans le fonctionnement des centrales autonomes avec des piles à combustible alcalines, y compris à basses températures ambiantes.

Livres d'occasion

1. N.V.Korovin. générateurs électrochimiques, M., (p.93), 1974

2. Chauffage Pré au gaz, RU Pat. 2138676 1997

REVENDICATIONS

Procédé de fonctionnement d'un type de flux de pile à combustible alcaline, comprenant le chauffage et la solution alcaline de travail, mais aussi l'écoulement ultérieur du gaz de travail, caractérisé en ce que le chauffage de l'empilement de piles à combustible produit par pompage à travers la solution alcaline de travail préalablement chauffé dans des conditions adiabatiques par dissolution dans eau cristalline alcalin ou par dilution avec de l'eau d'une solution plus concentrée de la substance alcaline, et la fourniture de gaz de travail produits lors du chauffage de la solution alcaline de travail.

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Date de publication 08.02.2007gg