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invention
Fédération de Russie Patent RU2262778
Procédé de fonctionnement d'un générateur électrochimique
ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE
Nom de l'inventeur: Cheliabinsk VF (RU)
Le nom du titulaire du brevet: Open Joint Stock Company "Rocket and Space Corporation" Energia (RU) "SP Korolev."
Adresse pour la correspondance: 141070, région de Moscou, Korolev, st .. Lénine, 4a, OAO RSC "Energia". SP La Reine, Chef du Département de la propriété intellectuelle, AG Sakoyanu
Date de début du brevet: 29.05.2003
L'invention concerne les alimentations à courant continu, à savoir le système alimentation en courant continu fonctionnant à l'hydrogène et de l'oxygène avec des électrolytes alcalins ou acides. Selon l'invention, dans le mode de fonctionnement de l'ECG, de sorte à travers l'empilement de piles à combustible est pompé à l' hydrogène et de l' électrolyte liquide, et l'air est purifié à partir du CO 2 est passé à travers l'empilement de piles à combustible et de le jeter dans l'environnement, tout en insistant sur l'eau du produit de l' électricité et de réaction, qui est déchargé dans l'environnement, le produit de la réaction, l'eau dissoute dans l'électrolyte liquide par dilution de l'électrolyte pour obtenir une concentration de 15%. Ensuite, l'électrolyte chauffé jusqu'au point d'ébullition de l'eau, et l'air est passé à travers l'empilement de piles à combustible est refroidi à la température ambiante, mélangée avec de la vapeur formée à partir du chauffage de l'électrolyte et en déposant le mélange vapeur-gaz résultant dans l'environnement, tout en augmentant la concentration en électrolyte à 35 %. Selon l'invention , un appareil pour mettre en oeuvre cette méthode de fonctionnement du générateur électrochimique comprend une charge avec le registraire des paramètres du générateur électrochimique, un empilement de piles à combustible avec système de pompage de l' air, y compris ventilateur, filtre à air du CO 2 et la buse de sortie d'air de la pile de pile à combustible, le système de pompage d'hydrogène une boucle électrolyte pompage fermé comprenant un réservoir pour l'électrolyte d'un gaz et des cavités de fluide et la pompe, le refroidisseur d'écoulement d'air, la vanne de régulation de débit d'air et le mélange de gaz de tuyau remise à zéro et de contrôle du débit d'air de la vanne d'entrée est reliée à la sortie d'air de la connexion de l'empilement de piles à combustible, une la sortie de soupape reliée au dispositif de refroidissement du flux d'air d'admission, et l'autre est reliée au mélange de vapeur de remise à zéro du squelette, le refroidissement de la sortie d'air est reliée à une cavité de gaz du réservoir d'électrolyte. Le résultat technique de l'invention est de réduire la consommation d'énergie et d'augmenter la fiabilité opérationnelle.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention concerne les alimentations à courant continu, à savoir le système alimentation en courant continu fonctionnant à l' hydrogène et de l' oxygène avec des électrolytes alcalins ou acides.
On connaît un procédé fonctionnement du générateur électrochimique (ECG), dans lequel pompée simultanément à travers l'empilement de piles à combustible (BTE), l'oxygène, l'hydrogène et l'électrolyte liquide, ainsi que les composants gazeux et l'eau du produit de réaction est périodiquement déchargé dans l'environnement [1]. Dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé [1], contenant du FCS, le stockage, le pompage et l'alimentation de l'hydrogène et de pompage d'oxygène électrolyte du système et le tuyau de purge d'hydrogène, d'oxygène et d'évacuation de l'eau.
L'inconvénient de la méthode de l'ECG fonctionnement analogique et un dispositif pour sa réalisation est le risque accru d'explosion associée à une forte probabilité de mélange hydrogène et de l'oxygène dans l'environnement et à la suite d'un incendie ou une explosion.
Le plus proche dans son essence est la méthode de fonctionnement de l'ECG adopté comme le prototype [2], dans lequel à travers l'empilement de piles à combustible est pompé l' hydrogène et l' électrolyte liquide, et l'air est purifié à partir de CO 2, est passé à travers l'empilement de piles à combustible et de le jeter dans l'environnement, mettant en évidence dans lequel l'électricité et l'eau du produit de réaction qui est déchargée dans l'environnement.
Le dispositif pour la mise en œuvre de ce type d'ECG, pris comme un prototype [2], comprend: BTE système de pompage de l' air comprenant un ventilateur, un filtre à air à partir du CO 2 et la sortie d'air raccord du BTE, système de pompage d'hydrogène, un circuit électrolyte de pompage fermé comprenant un réservoir électrolyte avec du gaz et de liquide et une pompe cavités.
Dans ce procédé et un appareil, il est réalisé pour améliorer la sécurité de l'air de fonctionnement est utilisé, dont le montant peut être choisi lors du pompage, ce qui élimine la situation de risque d'incendie et d'explosion.
L'inconvénient de la méthode de fonctionnement prototype d'ECG et un dispositif d'application, il existe de grandes quantités d'énergie pour ce processus. Ceci est dû au fait que, d'abord, le produit de réaction, l'eau est tout d'abord évaporé, ensuite condensée puis évacuée en continu dans un fluide dans l'environnement, ce qui nécessite une énergie considérable augmentation. Deuxièmement, comme vous le savez, la charge ECG (consommation d'énergie) pendant le fonctionnement est une variable. Par conséquent, la consommation d'hydrogène et d'oxygène dans l'air pendant le fonctionnement et il doit être variable, qui dépend de la charge. Par conséquent, le soufflage d'air et dépendra de la charge. Le prototype de l'air fourni à une vitesse constante dans tous les modes de fonctionnement, assurant un fonctionnement maximal. Cela augmente la consommation d'énergie pour tous les autres modes.
Dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est une opération compliquée, ce qui réduit considérablement la fiabilité.
Ainsi, l'objectif de la nouvelle solution technique est de fournir une méthode d'exploitation d'un ECG et un dispositif pour sa mise en œuvre, qui serait à réduire de manière significative la consommation d'énergie pour le fonctionnement de l'ECG et de la simplification de sa construction. Cela permet de prolonger la durée de vie et réduire les coûts et d'augmenter la fiabilité de l'ECG.
Le problème est résolu ensemble de tous les signes existants.
Dans la méthode proposée de fonctionnement de l' ECG, dans lequel à travers l'empilement de piles à combustible est pompé l' hydrogène et l' électrolyte liquide, et l'air est purifié à partir de CO 2, est passé à travers l'empilement de piles à combustible et de le jeter dans l'environnement, tout en insistant sur le produit de l' électricité et de la réaction - l' eau, l' eau mélangée un électrolyte liquide par dilution de l'électrolyte pour obtenir une concentration de 15%. Ensuite, l'électrolyte chauffé jusqu'au point d'eau et de l'air d'ébullition est passé à travers l'empilement de piles à combustible est refroidi à la température ambiante, mélangée avec de la vapeur formée à partir du chauffage de l'électrolyte et évacuer le mélange gaz-vapeur résultant à l'environnement, tout en augmentant la concentration en électrolyte 35%.
En conséquence, d'une part, à la suite du chauffage de l'électrolyte se produit l'évaporation de l'eau, d'autre part, à la suite de la réception d'un flux d'air froid se condense la vapeur d'eau, qui est la séparation de la vapeur d'eau de l'alcali. Ainsi, le mélange de vapeur est remis à zéro, et la substance alcaline reste sensiblement dans l'électrolyte. Dans la période de réinitialisation du mélange air vapeur-gaz est envoyé avec un débit maximal, et pendant la décharge du produit, - le débit d'eau est effectuée directement proportionnelle à la puissance libérée par le générateur électrochimique de consommateurs de courant électrique.
Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de fonctionnement du générateur électrochimique comprend une charge avec de l'enregistrement des paramètres du générateur électrochimique, un empilement de piles à combustible avec un système de pompage d'air comprenant un ventilateur, un filtre à air du CO 2 et la buse de sortie d'air de l'empilement de piles à combustible, le système de pompage d'hydrogène, fermé circuit de pompage d'électrolyte comprenant un réservoir pour l'électrolyte d'un gaz et des cavités de fluide et la pompe, le refroidisseur d'écoulement d'air, la vanne de régulation de débit d'air et le mélange de gaz de tuyau remise à zéro et de contrôle du débit d'air de la vanne d'entrée est reliée à la sortie d'air de la connexion de l'empilement de piles à combustible, une sortie une vanne reliée à l'entrée d'air de flux froid, et l'autre est reliée à une cavité de gaz du réservoir d'électrolyte et la ligne de remise à zéro du mélange vapeur-gaz relié à la chambre à gaz du réservoir d'électrolyte, le réservoir d'électrolyte muni d'un dispositif de chauffage, un capteur de température et un capteur de niveau avec une lecture de niveau d'électrolyte de la hauteur, qui sont reliés au câble paramètres réseau avec le registraire du générateur électrochimique.
Fan de cet appareil est équipé d'une unité d'entraînement à vitesse variable avec entraînement automatique à vitesse variable, et la puissance du courant de ventilateur électrique est porté par unité de générateur électrochimique à travers le bus contrôlé automatisation et de contrôle d'entraînement travail effectué par les signaux d'entraînement contrôlés paramètres de fonctionnement du générateur électrochimique d'enregistrement.
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Le dessin montre un schéma du dispositif, où: Système de pompage d'hydrogène - 1; |
MODE D'EMPLOI DU GENERATEUR
Pendant le fonctionnement de l'ECG, quand les bus de générateur électrochimique 18 connectés charge 3 (moteur, pompes, ventilateurs, appareils de chauffage, etc., ce sont les consommateurs de courant électrique), de l'hydrogène à partir du système de pompage d'hydrogène 1 et l'air fourni à travers le filtre du ventilateur 5 le nettoyage de l' air à partir de CO 2 6 2 pénètre dans le FCS, et l'électrolyte liquide est pompé par une pompe 12 et deux BTE réservoir d'électrolyte 8 dans un circuit fermé, une réaction chimique de l' hydrogène avec un composé d'oxygène , pour former un produit de réaction et de l' électricité, de l' eau. Fan 5, équipé d'un variateur de vitesse, alimenté par un ECG de pneu à travers le bloc contrôlé automatisation d'entraînement 4, avec entrée automatique bloc VFD reliée aux paramètres de fonctionnement de l'enregistreur de l'ECG 16, à la hauteur des lectures de capteurs de niveau «niveau maximal tolérable" de 11, ce qui correspond à 15% de la concentration d'électrolyte et "niveau admissible inférieur», ce qui correspond à 35% de la concentration d'électrolyte.
l'électrolyte liquide dans ce cas est, par exemple, une solution d'hydroxyde de potassium dans de l'eau distillée.
Dans le fonctionnement de l'ECG en fonction de la puissance allouée à BTE, varie ventilateur 5. L'eau pompée d'écoulement d'air formé par la réaction de l'hydrogène avec un composé d'oxygène, une solution d'électrolyte est absorbé et pénètre dans la cuve d'électrolyse 8. En conséquence, le niveau d'électrolyte varie, qui est un capteur de niveau d'électrolyte fixe 11, la température de l'électrolyte est mesurée par le capteur de température 17.
L'air sortant du BTE 2 en ajustant la sortie d'air de l'empilement de piles à combustible 7 est introduit dans le produit de réaction de remise à zéro de la ligne en même temps que l'air 15 à travers la vanne de régulation de débit d'air 14 aussi longtemps que le réservoir d'électrolyte 8 est rempli jusqu'au niveau des lectures de capteur 11 "travail supérieur niveau.
Lors du remplissage du réservoir d'électrolyte 8 mesuré le capteur de niveau d'électrolyte 11 jusqu'au «niveau de travail supérieur" signal est fourni aux paramètres de fonctionnement de l'enregistreur de l'ECG 16. En conséquence, la vanne de régulation de débit d'air 14 est commuté de telle sorte que l'air quittant le BTE 2 pénètre dans le réservoir d'électrolyte du compartiment à gaz 9, tout en étant refroidi à température ambiante dans un courant d'air froid 13. a ce stade, la température mesurée du réservoir d'électrolyte 8-17 et un capteur de température, si la température de l'électrolyte est inférieure à la température d'ébullition, l'élément chauffant est commandé automate 10. 4 à conduire le signal de pompe comprend un mélange de débit de gaz et de vapeur maximale de la chambre à gaz du réservoir d'électrolyte 9 est libéré dans l'environnement.
Par conséquent, ce qui suit se produit: d'une part, par chauffage de l'évaporation de l'eau et, d'autre part, en raison de l'écoulement d'air froid se condense la vapeur d'eau en milieu alcalin, qui est la séparation de la vapeur d'eau de l'alcali. Ainsi, le réarmement se produit le mélange de gaz produit, et la substance alcaline reste sensiblement dans l'électrolyte. Ceci est dû au fait que la chaleur spécifique et de la conductivité thermique de moins de la chaleur de l'eau alcaline et la conductivité thermique. Par conséquent, un alcali est refroidi beaucoup plus vite que l'eau.
Réinitialiser le mélange gaz-vapeur continue aussi longtemps que le capteur de niveau 11 n'émet un signal "niveau admissible inférieur" dans les paramètres de fonctionnement de l'enregistreur ECG 16. A ce signal, la commande est émise pour passer le contrôle du débit d'air de la vanne 14 à sa position initiale, le chauffage est éteint et la puissance du ventilateur 5 équipé d'un variateur de vitesse, réalisée en proportion directe avec l'énergie libérée.
La méthode proposée pour le fonctionnement du générateur électrochimique peut réduire de façon significative le coût de l'électricité pour ses propres besoins, il simplifie la conception d'un générateur électrochimique. Cela permet de prolonger la durée de vie, réduire les coûts et d'augmenter la fiabilité du générateur électrochimique.
Ainsi, on résout le problème de la création d'un tel mode de fonctionnement de l'ECG et un dispositif pour sa mise en œuvre, dans laquelle les coûts d'énergie considérablement réduite pour le fonctionnement de l'ECG par méthode plus économique de pompage de l'air, de simplifier la conception en raison du manque d'échangeurs de chaleur, de la vapeur se transforme en liquide. Cela permet de prolonger la durée de vie et réduire les coûts et d'augmenter la fiabilité de l'ECG.
LISTE DES LITTÉRATURE USED
1. Korovine NV "générateurs électrochimiques." "Energy". Moscou, str106-109.
2. Korovine NV "générateurs électrochimiques." "Energy". Moscou, str109-113.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fonctionnement d' un générateur électrochimique dans lequel l'empilement de piles à combustible par l' intermédiaire de l'hydrogène et l' électrolyte liquide pompé et l'air est purifié à partir du CO 2 est passé à travers l'empilement de piles à combustible et de le jeter dans l'environnement, libérant ainsi de l' énergie et un produit de réaction de - l' eau, caractérisé en ce que le produit de réaction - de l'eau est mélangée dans un électrolyte liquide, la dilution de l'électrolyte pour obtenir une concentration de 15%, puis l'électrolyte chauffé jusqu'au point d'ébullition d'eau, et l'air est passé à travers l'empilement de piles à combustible est refroidi à la température ambiante, puis mélangée avec de la vapeur Nous avons formé à la suite du chauffage de l'électrolyte et déchargé le mélange vapeur-gaz résultant de l'environnement, tout en augmentant la concentration d'électrolyte à 35%, alors que dans la période de remise à zéro mélange air vapeur de gaz est passé avec un débit maximal, et pendant la décharge du produit - eau - débit d'air est réalisée directement proportionnelle à la puissance libérée par le générateur électrochimique de consommateurs de courant électrique.
2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de fonctionnement d'un générateur électrochimique, comprenant une unité de charge avec de l'enregistrement des paramètres du générateur électrochimique, un empilement de piles à combustible avec un système de pompage d'air comprenant un ventilateur, un filtre à air du CO 2 et la buse de sortie d'air de l'empilement de piles à combustible, le système de pompage d'hydrogène contour de l'électrolyte de pompage comportant un réservoir pour l'électrolyte d'un gaz et des cavités de fluide et la pompe, caractérisé en ce qu 'il est entré dans le mélange refroidisseur d'écoulement d'air, la vanne de régulation de débit d'air et de gaz de tuyau remise à zéro et de contrôle du débit d'air de la vanne d'entrée est reliée à l'air de sortie de la buse de l'empilement de piles à combustible, une sortie de la soupape reliée au dispositif de refroidissement du flux d'air d'admission, et l'autre - est relié au produit de la réaction de remise à zéro du squelette ainsi que le refroidisseur d'air de sortie d'air est reliée à une cavité de gaz du produit de réaction de réservoir d'électrolyte et de remise à zéro de la ligne d'air est relié à la chambre à gaz, un réservoir pour l'électrolyte, le réservoir d'électrolyte est équipé d'un appareil de chauffage, un capteur de température et un capteur de niveau avec le témoignage du niveau de l'électrolyte, qui sont reliés au réseau par câble avec le registraire des paramètres du générateur électrochimique hauteur.
3. Le dispositif selon la revendication 2, dans lequel le ventilateur est équipé d'un variateur de vitesse avec l'unité d'automatisation d'entraînement réglable, avec la puissance du courant électrique du ventilateur est porté par unité de générateur électrochimique à travers le bus contrôlé automatisation et de contrôle d'entraînement travail effectué par les paramètres de fonctionnement des signaux de commande de l'enregistreur contrôlés générateur électrochimique.
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Date de publication 13.01.2007gg
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