[go: up one dir, main page]

RU2361330C2 - Перезаряжаемая энергетическая система и способ управления перезаряжаемым топливным элементом данной системы (варианты) - Google Patents

Перезаряжаемая энергетическая система и способ управления перезаряжаемым топливным элементом данной системы (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2361330C2
RU2361330C2 RU2006115863/09A RU2006115863A RU2361330C2 RU 2361330 C2 RU2361330 C2 RU 2361330C2 RU 2006115863/09 A RU2006115863/09 A RU 2006115863/09A RU 2006115863 A RU2006115863 A RU 2006115863A RU 2361330 C2 RU2361330 C2 RU 2361330C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel cell
voltage
current
threshold
value
Prior art date
Application number
RU2006115863/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006115863A (ru
Inventor
Вэньлинь ЧЖАН (US)
Вэньлинь ЧЖАН
Теризхандур С. РАМАКРИШНАН (US)
Теризхандур С. РАМАКРИШНАН
Джозеф УОЛТЕР (US)
Джозеф УОЛТЕР
Альберт Мл. ПЕРЕС (US)
Альберт Мл. ПЕРЕС
Original Assignee
Шлюмбергер Текнолоджи, Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлюмбергер Текнолоджи, Б.В. filed Critical Шлюмбергер Текнолоджи, Б.В.
Publication of RU2006115863A publication Critical patent/RU2006115863A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2361330C2 publication Critical patent/RU2361330C2/ru

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0085—Adaptations of electric power generating means for use in boreholes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/04—Electric drives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04104—Regulation of differential pressures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • H01M8/0488—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/186—Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Изобретение относится к перезаряжаемой энергетической системе (ПЭС) и способам управления перезаряжаемыми топливными элементами (ТЭ) в этой системе. Техническим результатом изобретения является создание компактной ПЭС. Согласно изобретению ПЭС содержит бурильную колонну, сконфигурированную для работы в стволе скважины и имеющую систему ТЭ, генератор, электрически соединенный с системой топливных элементов, турбину, способную вращаться вследствие давления бурового раствора на одну или более лопаток турбины и механически соединенную с генератором, при этом система ТЭ сконфигурирована для обеспечения энергией, по меньшей мере, когда буровой раствор не циркулирует в стволе скважины, и для перезаряда генератором, когда буровой раствор циркулирует в стволе скважины. Способ для управления перезаряжаемым скважинным ТЭ содержит контроль давления подачи текучей среды, определение, находится ли величина давления подачи текучей среды ниже порогового значения, остановку разряда ТЭ, если величина давления подачи текучей среды находится ниже порогового значения. 9 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Область техники изобретения
Настоящее изобретение относится к перезаряжаемой энергетической системе и способам управления перезаряжаемыми топливными элементами данной системы, которые особенно подходят для подземного применения в нефтяных и газовых скважинах и для подводного использования в связи с морскими скважинами. Более конкретно, настоящее изобретение может быть использовано при каротаже во время бурения.
Предшествующий уровень техники
Некоторые типы оборудования используются в подземных или морских нефтяных и газовых скважинах. Оборудование этих типов может электрически управляться или приводиться в действие. Примеры такого оборудования включают тросовые инструменты определенного вида и дистанционное скважинное телеметрическое оборудование. Требующаяся электрическая энергия может быть обеспечена путем подсоединения оборудования к источнику энергии на поверхности с помощью электрических кабелей или путем расположения источника энергии рядом с оборудованием. Часто является непрактичным использовать электрические кабели, идущие от поверхности к подземному или подводному местоположению электрически питаемого оборудования из-за большого расстояния или из-за того, что кабели могут мешать движению оборудования в скважине и могут быть повреждены во время скважинных работ. В частности, во время каротажа при бурении, где происходит вращение буровой колонны, кабель обычно не может быть подведен для телеметрии или питания.
Применения при каротаже во время бурения или измерениях во время бурения часто требуют энергии. Обычно энергия обеспечивается турбиной, через которую циркулирует буровой раствор. Выходная мощность примерно в 200 Вт является обычной для турбины. Однако, когда буровой раствор не циркулирует, может потребоваться вспомогательный источник энергии. Вспомогательный источник может быть обеспечен, например, с помощью высокотемпературной батареи на основе тионилхлорида лития. В малых конфигурациях эти батареи могут достигать плотности энергии 500 Вт/ч/л-1. В то время как эти батареи имеют номинальное температурное ограничение в 150°С, показатели выше 200°С могут быть достигнуты с помощью специальной конструкции. Тем не менее, использование этих батарей представляет целый набор препятствий. Например, эти батареи являются дорогими, и из-за по своей природе химически активного тионилхлорида на транспортировку и расположение накладываются ограничения. Затраты часто увеличиваются из-за того, что подземные рабочие процедуры могут требовать замены этих батарей даже после частичного использования, потому что каждое действие при каротаже может требовать нового блока питания. В дополнение, увеличение мощности и плотности генерации энергии батареи обычно требует пропорционального увеличения размера батареи, что может представлять трудности, вызываемые пространственными ограничениями, существующими в стволе скважины. Эти батареи не являются перезаряжаемыми, следовательно, требуются батареи с достаточной энергоемкостью, хватающей на все время каротажной работы.
Топливные элементы могут быть использованы в качестве локального источника энергии для подземных и подводных электрических устройств. Топливные элементы используют электрохимическую реакцию между топливом и окислителем в элементе, который содержит анод, катод, катализатор, газораспределительные слои и электролит, для генерации электричества без генерации нежелательных побочных продуктов, связанных с горением, одновременно обеспечивая относительно высокую энергетическую эффективность. Топливные элементы потенциально имеют ряд преимуществ над другими средствами генерации или хранения энергии во многих применениях. В топливной ячейке вода синтезируется электрохимически из своих элементарных составляющих, водорода и кислорода. Полезная часть тепла формации для этой реакции, ΔHf, является свободной энергией Гиббса, ΔGf. В топливной ячейке свободная энергия Гиббса преобразуется в электрическую работу и теплоту.
Ряд препятствий затрудняет использование топливных элементов в подземных или подводных прикладных задачах. Например, при непрерывной работе требуется стабильное снабжение газами-реагентами и удаление получившейся воды, что непросто в нефтепромысловых подземных применениях. Непрерывная работа также ограничена количеством газов, хранящихся в контейнерах, и связанными с этим весовыми ограничениями. Более того, удаление воды требует откачки в скважину под высоким давлением, что само по себе создает трудности. Топливные элементы обычно включают один или несколько насосов для обеспечения циркуляции топлива и/или окислителя по замкнутому контуру через элемент. Если такой насос выходит из строя под землей, то починка или замена могут быть чрезвычайно дорогими, требующими извлечения топливного элемента на поверхность. Более того, работа насосов потребляет некоторое количество энергии, производимой элементом, что, таким образом, уменьшает чистую энергию, доступную для работы внешнего устройства. Этот второй пункт может быть существенной проблемой в подземных или подводных применениях, в которых энергоснабжение необходимо на некоторый период времени и где пространственные ограничения ограничивают возможность простого увеличения размеров резервуаров топлива и окислителя. Дополнительно, продукты реакции, такие как жидкая вода или водяной пар, требуют удаления из батареи топливных элементов для непрерывной работы топливного элемента. Удаление воды в подземных условиях представляет собой сложную задачу из-за окружающего давления, которое выше существующего в обычных топливных элементах, размещенных на поверхности в условиях окружающей среды и работающих на воздухе. Использование насоса для вытеснения воды в подземные условия с более высоким давлением может потребовать большого количества энергии, что делает такую систему непрактичной.
Целью настоящего изобретения является создание компактной и надежной в условиях подземной среды перезаряжаемой энергетической системы, обеспечивающей электрическую энергию, необходимую для работы различного подземного оборудования при отсутствии циркуляции бурового раствора в среде каротажа.
Согласно изобретению создана перезаряжаемая энергетическая система, содержащая бурильную колонну, предназначенную для работы в стволе скважины, содержащую систему топливных элементов, генератор, электрически соединенный с системой топливных элементов, турбину, способную вращаться вследствие давления бурового раствора на одну или несколько лопаток турбины и механически соединенную с генератором таким образом, что генератор создает электрическую энергию при вращении турбины, при этом система топливных элементов содержит контролирующее средство, электрически соединенное с генератором для обеспечения топливных элементов электрической энергией, по меньшей мере, при отсутствии циркуляции бурового раствора в стволе скважины и для перезарядки топливных элементов генератором при циркуляции бурового раствора в стволе скважины.
Система топливных элементов может быть электрически соединена с, по меньшей мере, одним датчиком.
Система топливных элементов может содержать батарею топливных элементов, а контролирующее средство содержит стабилизатор, электрически соединенный с генератором и батареей топливных элементов, и системный контролер, электрически соединенный с генератором, стабилизатором и батареей топливных элементов.
Батарея топливных элементов может содержать первую биполярную пластину, первую зону газораспределения и хранения воды, расположенную вблизи первой биполярной пластины, зону первого дополнительного катализатора с углеродной матрицей, расположенную вблизи первой зоны газораспределения и хранения воды, протонообменную мембрану, расположенную вблизи зоны первого дополнительного катализатора с углеродной матрицей, зону второго дополнительного катализатора с углеродной матрицей, расположенную вблизи протообменной мембраны, вторую зону газораспределения и хранения воды, расположенную вблизи зоны второго дополнительного катализатора с углеродной матрицей, и вторую биполярную пластину, расположенную вблизи второй зоны газораспределения и хранения воды.
Первая зона газораспределения и хранения воды и вторая зона газораспределения и хранения воды могут быть приспособлены для хранения воды, полученной во время реакции топливного элемента.
Первая зона газораспределения и хранения воды и вторая зона газораспределения и хранения воды могут содержать тканую пористую углеродную ткань.
Первая зона газораспределения и хранения воды и вторая зона газораспределения и хранения воды могут содержать гидрофильную углеродную бумагу.
Согласно изобретению создан способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют давление подачи текучей среды, определяют, находится ли величина давления подачи текучей среды ниже порогового значения, останавливают разряд топливного элемента, если давление подачи текучей среды находится ниже порогового значения.
Текучей средой может быть водород, и пороговое значение может быть первым пороговым значением.
Текучей средой может быть кислород, и пороговое значение может быть вторым пороговым давлением.
Можно дополнительно контролировать второе давление подачи текучей среды, при этом определяют, находятся ли величины первого давления подачи текучей среды и второго давления подачи текучей среды в надлежащей пропорции по отношению друг к другу, и выдают предупреждение о ненадлежащей пропорции давлений, если величина первого давления подачи текучей среды и второго давления подачи текучей среды находятся в ненадлежащей пропорции по отношению друг к другу.
Текучей средой может быть водород, и второй текучей средой может быть кислород.
Согласно изобретению создан также способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют давление подачи текучей среды, определяют, находится ли величина давления подачи текучей среды выше порогового значения, останавливают заряд топливного элемента, если величина давления подачи текучей среды находится выше порогового значения.
Текучей средой может быть водород, и пороговое значение может быть третьим пороговым значением.
Текучей средой может быть кислород, и пороговое значение может быть четвертым пороговым значением.
Можно дополнительно контролировать второе давление подачи текучей среды, при этом определяют, находятся ли величины первого давления подачи текучей среды и второго давления подачи текучей среды в надлежащей пропорции по отношению друг к другу, и выдают предупреждение о ненадлежащей пропорции давлений, если величины первого давления подачи текучей среды и второго давления подачи текучей среды находятся в ненадлежащей пропорции по отношению друг к другу.
Первой текучей средой может быть водород, и второй текучей средой может быть кислород.
Согласно изобретению создан способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют напряжение на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина напряжения ниже первого порогового напряжения для заданного тока, останавливают разряд топливного элемента, если величина напряжения находится ниже первого порогового напряжения.
Первое пороговое напряжение может быть первым пороговым напряжением для заданного тока разряда или для заданной мощности разряда.
Согласно изобретению создан способ для управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют напряжение питания на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина напряжения выше второго порогового напряжения для заданного тока заряда, и останавливают заряд топливного элемента, если величина напряжения находится выше второго порогового значения для заданного тока заряда.
Согласно другому варианту выполнения создан способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют ток разряда на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина тока разряда ниже порогового значения тока разряда для фиксированного напряжения, останавливают разряд топливного элемента, если величина тока находится ниже порогового значения тока для фиксированного напряжения.
Согласно еще одному варианту выполнения создан способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют ток на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина тока ниже порогового значения тока для фиксированного напряжения, останавливают заряд топливного элемента, если величина тока находится ниже порогового значения тока для фиксированного напряжения.
Согласно еще одному варианту выполнения создан способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют ток на батарее топливных элементов, контролируют напряжение на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина тока выше порогового значения тока для фиксированной выходной мощности, останавливают разряд топливного элемента, если величина тока находится выше порогового значения тока для фиксированной выходной мощности, определяют, находится ли величина напряжения ниже порогового значения напряжения для фиксированной выходной мощности, и останавливают разряд топливного элемента, если величина напряжения находится ниже порогового значения напряжения для фиксированной выходной мощности.
Согласно еще одному варианту выполнения создан способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют ток на батарее топливных элементов, контролируют напряжение на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина тока ниже порогового значения тока для фиксированной мощности заряда, останавливают заряд топливного элемента, если величина тока находится ниже порогового значения тока для фиксированной мощности заряда, определяют, находится ли величина напряжения выше порогового значения напряжения для фиксированной мощности заряда, и останавливают разряд топливного элемента, если величина напряжения находится выше порогового значения напряжения для фиксированной мощности заряда.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено подробное описание вариантов выполнения настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 является схематическим видом поперечного сечения скважинной бурильной колонны с системой топливных элементов согласно изобретению;
фиг.2 является схематическим видом системы топливных элементов, изображенной на фиг.1;
фиг.3 является схематическим видом поперечного сечения батареи топливных элементов, изображенной на фиг.2;
фиг.4 является графиком тока и напряжения относительно времени для раскрытой батареи топливных элементов;
фиг.5 является блок-схемой способа определения момента для начала процедуры заряда для системы топливных элементов;
фиг.6 является блок-схемой способа для определения момента для начала процедуры заряда для системы топливных элементов;
фиг.7 является блок-схемой способа для определения момента для остановки заряда для системы топливных элементов;
фиг.8 является блок-схемой еще одного способа для определения момента для остановки заряда для системы топливных элементов;
фиг.9 является блок-схемой способа использования тока в определении момента для начала процедуры заряда для системы топливных элементов;
фиг.10 является блок-схемой способа использования тока в определении момента для остановки процедуры заряда для системы топливных элементов;
фиг.11 является блок-схемой еще одного варианта осуществления способа для определения момента для остановки разряда для раскрытой системы топливных элементов;
фиг.12 является блок-схемой еще одного варианта осуществления способа для определения момента для остановки заряда для раскрытой системы топливных элементов.
Подробное описание чертежей
На фиг.1 изображена новая и улучшенная система 10 топливных элементов в обычной бурильной колонне 14. Несмотря на то что система 10 топливных элементов главным образом описана здесь в связи с применением в подземных скважинах, следует понимать, что система 10 может быть использована в других применениях отличных от скважинных применений. Бурильная колонна 14 содержит долото 18 вращательного бурения, приспособленное для бурения скважины 22 сквозь различные подземные формации. Во время вращения бурильной колонны 14 обычной буровой установкой (не показана), расположенной на поверхности, достаточный объем подходящего бурового раствора непрерывно закачивается вниз через трубчатую бурильную колонну и вытекает из бурильного долота 18, охлаждая коронку и вынося буровой шлам, удаленный коронкой 18, на поверхность по мере возвращения бурового раствора наверх по скважине 22 с внешней стороны бурильной колонны. Электрическая энергия может быть обеспечена во время бурения генератором 26 с вращательным приводом, который соединен с помощью вала 30 с обычной турбиной 34. Во время бурения буровой раствор давит на лопатки турбины 34, которая, в свою очередь, приводит в движение генератор 26, производя тем самым электричество. Система 10 топливных элементов электрически соединена с генератором 26. Система 10 топливных элементов подсоединена к одному или нескольким датчикам 38 состояния или скважинным инструментам 42. Датчики 38 состояния могут быть приспособлены для измерения таких скважинных условий, как давление, температура, сопротивление или проводимость, акустический или ядерный отклик как бурового раствора, так и прилегающих земных формаций, так же как и множество других состояний формации или параметров, которые обычно получаются современными каротажными инструментами. Должно быть принято во внимание, что скважинные инструменты 42 могут включать, но не ограничены ими, приводы, двигатели, насосы, компрессоры и другие системы привода.
Как показано на фиг.2, батарея 44 имеет канал для текучей среды с источником 48 водорода и источником 52 кислорода. Источники 48, 52 водорода и кислорода могут быть резервуарами под давлением с соответствующими текучими средами. Первое устройство 56 измерения давления находится в канале для текучей среды, соединенного с источником 48 водорода, и второе устройство 60 для измерения давления находится в канале для текучей среды, соединенного с источником 52 кислорода. Электрическая нагрузка 64 электрически соединена с батареей 44 топливных элементов. Электрическое соединение на фиг.2 представлено пунктирными линиями. Электрический переключатель 66 расположен между нагрузкой 64 и батареей 44 топливных элементов. Генератор 26 электрически соединен со стабилизатором 72 напряжения. Стабилизатор 72 напряжения электрически соединен с батареей 44 топливных элементов. Электрический переключатель 76 расположен между батареей 44 топливных элементов и стабилизатором 72 напряжения. Системный контроллер 68 электрически соединен с первым и вторым устройствами 56, 60 измерения давления, переключателями 66, 76, стабилизатором 72 напряжения и генератором 26. Устройство 80 измерения напряжения или тока подсоединено к электрической нагрузке 64, батарее 44 топливных элементов и системному контроллеру 68.
Источник 48 водорода и источник 52 кислорода могут быть сконфигурированы так, чтобы быть под одинаковым давлением. Специалист в данной области техники поймет, что при одинаковом давлении потребуется объем водорода, приблизительно вдвое больший, чем объем кислорода. Система топливных элементов может содержать протонообменную мембрану. Водород является топливом, а кислород является окислителем. Вода образуется как результат синтеза между водородом и кислородом. В предпочтительном варианте осуществления чистый кислород может быть обеспечен источником 52 кислорода в целях сохранения пространства. В раскрытой системе топливных элементов полученная вода содержится внутри батареи 44 топливных элементов в носителе для хранения воды, который будет описан далее на фиг.3. Катализатором могут быть обычные платиновые заполнители на стороне и водорода и кислорода для разряда топливного элемента (синтеза воды). Однако IrOx и/или RuO2 может быть добавлен со стороны кислорода в качестве катализатора электролиза воды во время этапов заряда. Таким образом, катализатор на стороне кислорода может быть смесью Pt, IrOx и/или RuOx с двойными функциями.
A.J.Appleby и F.R.Foulkes обсуждают в своей книге «Fuel Cell Handbook», Krieger Pub Co., на стр.394 следующее, включенное в данное описание:
«В дополнение к работе, проведенной с этими материалами в щелочном растворе, некоторые исследования также были проведены относительно их использования в кислотных системах. Например, Национальное Бюро Стандартов США провело ряд потенциодинамических и гальваностатических исследований некоторых наиболее обещающих смешанных оксидов для определения возможности их использования в качестве восстанавливающих кислород электрокатализаторов в топливных элементах на основе фосфорной кислоты. Результаты показали, что рутенат бария и системы Ti-Ta-O, V-Nb-O и Се-Та-O были стабильными в горячей фосфорной кислоте при температуре вплоть до 150°С. Советские исследователи изучили ряд простых и комплексных оксидов кобальта и/или никеля для восстановления кислорода в кислотных средах как влияние адсорбированного кислорода на скорость восстановления и показали, что электроды, содержащие кобальт, обладали наивысшей активностью».
«Некоторые авторы сообщили способы изготовления шпинелевых и металлоксидных катализаторов и электродов. Японские исследователи описали изготовление порошковых шпинелевых электродов с использованием CuxFex-xO4 или ZnxFe3-хO4 (x=0,005~0,4) с удельным сопротивлением 0,044 Ω см. Были также сообщены для изготовления кислородных катодов на металлических экранах с прессованной смесью 85~95% оксида металла и 5-15% проводящего порошкового материала, такого как серебро, никель, кобальт или ацетиленовая сажа, плюс связующее вещество. Westihghouse Electric Corporation запатентовала воздушное формование электрода с использованием CUWO4, NiWO4 и/или COWO4, в дополнение к другим материалам, в качестве катализаторов восстановления кислорода. Также было исследовано влияние параметров изготовления катализатора на производительность простых и комплексных электрокатализаторов восстановления кислорода, и было рассмотрено изготовление оксидных катализаторов смешанного типа восстановления кислорода для использования в щелочных растворах».
«Как в случае оксидов перовскита, шпинели и другие оксидные катализаторы смешанного типа также были использованы в качестве катализаторов выделения кислорода. Те, что были использованы в щелочных растворах для этих целей, включают в себя NiCo2O4, Со3O4, оксиды переходных металлов в общем и смешанные оксиды никеля и металлов лантаноидной группы. Те, что были использованы в кислотных растворах (обычно в серной кислоте), включали в себя оксиды переходных металлов, смеси оксидов олова, сурьмы и марганца и смешанные оксиды рутения (особенно Ru-Lr-Ta)».
Фиг.3 показывает детальный вид батареи 44 топливных элементов. На этом виде показана только одна батарея, однако две или более батареи 44 топливных элементов могут быть соединены последовательно для обеспечения большей мощности. Первая биполярная пластина 84 расположена вплотную к первой зоне 88 газораспределения и хранения воды. Вплотную к зоне 88 газораспределения и хранения воды расположена зона 90 первого дополнительного катализатора с углеродной матрицей (углеродная матрица является газораспределительным слоем). Вплотную к зоне 90 первого углеродного катализатора располагается протонообменная мембрана 92. Вплотную к протонообменной мембране 92 располагается зона 94 второго дополнительного катализатора с углеродной матрицей. Вплотную к зоне 94 второго дополнительного катализатора с углеродной матрицей располагается вторая зона 96 газораспределения и хранения воды. Вплотную ко второй зоне 96 газораспределения и хранения воды располагается вторая биполярная пластина 100. Водородная линия 104 в соединении с источником 48 водорода снабжает водородом батарею 44 топливных элементов. Водород подается в зону 90 первого катализатора через водородные каналы 106 в первой биполярной пластине 84. Кислородная линия 108 в соединении с источником 52 кислорода снабжает кислородом батарею 44 топливных элементов. Кислород подается в зону 94 второго катализатора через кислородные каналы 110 в первой биполярной пластине 84. Уплотнения 112 расположены вокруг батареи 44 топливных элементов для предотвращения утечки водорода и/или кислорода из батареи топливных элементов.
При применении системы в процессе каротажа энергия является доступной все время, за исключением того времени, когда циркуляция бурового раствора остановлена, а точнее, когда требуются некоторые стационарные измерения, такие как измерения давления или температуры. Раскрытая система 10 топливных элементов является компактным узлом с двойной функциональностью и приспособлена для работы в качестве топливного элемента, который генерирует электричество во время, когда циркуляция бурового раствора остановлена, и в качестве электролизера в периоды циркуляции бурового раствора. Во время стадии заряда система топливных элементов работает как электролизер и диссоциирует воду обратно на водород и кислород. Таким образом, система 10 топливных элементов требует малого количества водорода и кислорода, достаточных для удовлетворения потребностей в энергии между зарядами. Предполагается, что заряд одновременно компенсирует потребленную энергию, присущие недостатки и саморазряд, которые могут иметь место.
Топливный элемент с протонообменной мембраной является предпочтительным вариантом осуществления системы топливных элементов. Однако система топливных элементов может содержать другие типы топливных элементов, включающие в себя, но не ограниченные ими: твердые оксидные топливные элементы, топливные элементы на фосфорной кислоте и щелочные топливные элементы. Вода образуется в батарее топливных элементов как результат синтеза между водородом и кислородом. В предпочтительном варианте осуществления чистый кислород используется в качестве окислителя для сохранения пространства. Это не является обязательным, и кислород может быть смешан с любым растворителем, если безопасность или окисление становятся проблемой. Использование растворителя в неподвижном топливном элементе ведет к прогрессирующему уменьшению генерируемой энергии по мере потребления кислорода и аккумуляции растворителя в газораспределительном слое. Из-за этого в раскрытом варианте осуществления используется чистый кислород.
Вода, получаемая во время работы топливного элемента, содержится в батарее 44 топливных элементов в первой и второй зонах 88, 96 газораспределения и хранения воды. В одном варианте осуществления зоны 88, 96 содержат смачиваемую пористую углеродную бумагу, или в другом варианте осуществления зоны 88, 96 содержат плотно тканную пористую углеродную ткань. Пористый углерод является хорошим выбором, поскольку он одновременно является проводящим, инертным в рабочих условиях и способен сохранять воду. Источник 48 водорода и источник 52 кислорода должны только обеспечить сравнительно малое количество водорода и кислорода для батареи 44 топливных элементов. Система топливных элементов требует только достаточно водорода и кислорода для работы системы топливных элементов во время остановки циркуляции бурового раствора. Таким образом, хранимая энергия в источнике 48 водорода и источнике 52 кислорода является ограниченной, но энергоемкость является достаточной благодаря способности раскрытой системы топливных элементов перезаряжаться во время циркуляции бурового раствора.
Энергия, требующаяся для заряда, поступает от генератора 26. Батарея 44 топливных элементов выполнена с возможностью электролиза воды, генерируя, таким образом, водород и кислород. Это является возможным благодаря наличию двойных катализаторов, помещенных в зону 90 первого катализатора с углеродной матрицей и в зону 94 второго катализатора с углеродной матрицей, где будет происходить электролиз. Таким образом, батарея 44 топливных элементов выступает в роли как катализатора, так и электролизера. Небольшое количество воды, генерируемое во время цикла топливного элемента батареи 44 топливных элементов, преобразуется обратно в первичные составные части во время стадии электролиза, по существу устраняя необходимость в выкачивании воды из системы. Количество воды является достаточно малым, чтобы оно содержалось в поровом пространстве углеродной бумаги или ткани, расположенной в первой зоне 88 газораспределения и хранения воды, и второй зоне 96 газораспределения и хранения воды. Дополнительное преимущество углеродной бумаги или ткани заключается в том, что она является нечувствительной к ориентации инструмента. Другими словами, капиллярное удерживание в тонкой проводимой гидрофильной бумаге или ткани является значительно большим, чем любое течение, вызванное гравитацией. Удерживание воды в системе и способность к электролизу также устраняет некоторую часть ожидаемой утечки в системе со стороны водорода во вторую биполярную пластину 100 (электрод кислорода). Происходит синтез воды, но когда энергия закончится, водород и кислород будут позднее регенерированы. Однако, если происходит утечка водорода из камеры топливного элемента, то возникает потеря энергоемкости. Надлежащая изолирующая система, содержащая уплотнения 112, является важной для предотвращения подобной утечки.
При синтезе воды в батарее 44 топливных элементов камеры и источника 48 водорода, и источника 52 кислорода будут опустошены. Результирующее уменьшение давления может контролироваться системным контроллером 68 через первое устройство 56 измерения давления и через устройство 60 измерения давления. При некоторой величине потери давления системный контроллер 68 может начать процедуру заряда топливной ячейки. Процедура заряда может быть также начата в соответствии с параметрами напряжения и тока относительно времени топливного элемента 10, как показано на Фиг.4. При фиксированном токе разряда резкое падение напряжения сигнализирует о необходимости заряда.
Вода, получаемая в реакции топливного элемента, аккумулируется, в основном, в гидрофильной углеродной бумаге или углеродной ткани, размещенной между второй зоной 96 газораспределения и хранения воды, вплотную к катоду (вторая биполярная пластина 100), где кислород встречает протоны, диффундировавшие через протонообменную мембрану, и электроны, поступающие из внешнего источника. Реакция на аноде (первой биполярной пластине 84) выглядит следующим образом:
Figure 00000001
Реакция на катоде выглядит следующим образом:
Figure 00000002
Далее, направление реакции определяется наличием (обратная реакция) или отсутствием (синтез воды) необходимого приложенного напряжения. Когда происходит прямая реакция (идущая в правую сторону), топливным элементом вырабатывается напряжение, величина которого зависит от потребляемого тока. Напряжение при нулевом токе также называется напряжением разомкнутой цепи и зависит от конкретных условий рабочей среды, таких как летучесть реагентов и температура. Множество этих условий зафиксированы конструкцией системы газоснабжения, которая содержит топливный элемент 10. Полученная вода содержится в батарее 44 топливных элементов, так что она является доступной при обратном процессе электролиза. Для обратной реакции (идущей в левую сторону) вода электролизируется обратно на водород и кислород, когда напряжение подается на анод обратной реакции (вторая биполярная пластина 100) и на катод обратной реакции (первая биполярная пластина 84). Следует заметить, что во время прямой реакции, когда система топливных элементов вырабатывает электричество, первая биполярная пластина 84 является анодом и вторая биполярная пластина 100 является катодом, и наоборот, во время обратной реакции, где вода электролизируется обратно на водород и кислород, первая биполярная пластина 84 является теперь катодом, и вторая биполярная пластина 100 является теперь анодом. Из-за различных потерь, когда окончательный ток течет из цепи топливного элемента, генерируемое напряжение будет находиться в пределах между примерно половинным и полным значением напряжения разомкнутой цепи. Наоборот, во время цикла электролиза прикладываемое напряжение будет приблизительно между примерно однократным и примерно двукратным напряжением разомкнутой цепи. Первая зона 88 газораспределения и хранения воды и вторая зона 96 газораспределения и хранения воды должны позволять всасывание воды в протонообменной мембране 92. Во время цикла заряда аккумулированная вода электролизируется на водород и кислород. И кислород, и водород синтезируются под давлением. Давления газов могут непрерывно контролироваться устройствами 56, 60 измерения давления.
В мембране 92 размер пор электролита является достаточно малым по отношению к размеру пор первой зоны 88 газораспределения и хранения воды и второй зоны 96 газораспределения и хранения воды, так что любой электролиз воды из электролита компенсируется свежим поступлением воды из первой зоны 88 газораспределения и хранения воды и второй зоны 96 газораспределения и хранения воды в электролит в мембране 92 путем впитывания. Ожидается, что вода будет преимущественно на стороне кислорода. Хранилище воды на стороне водорода используется только для предотвращения миграции воды.
В вышеописанной системе и топливо (водород), и окислитель (водород) должны храниться в скважине. Если реагенты являются чистыми водородом и кислородом (в противоположность воздуху), то все члены уравнения Нернста являются известными. Таким образом, потенциал разомкнутой цепи задается следующим образом:
Figure 00000003
где а является активностями, R является газовой постоянной, Т является температурой, V является потенциалом, V0 является потенциалом при обычных условиях (1 атм, Т), F является постоянной Фарадея. Как было упомянуто выше, при потреблении тока напряжение питания может уменьшиться близко к воспроизводимой кривой производительности для каждого топливного элемента. Разница между фактическим напряжением и теоретическим значением, как показано уравнением 3, возникает из-за ряда необратимостей: активационных потерь, внутренних токов, омических потерь и массообменных ограничений. При условиях поведения идеального газа напряжение разомкнутой цепи при предлагаемом рабочем давлении в 400 фунт/кв. дюйм или 2,7 МПа при 80°С согласно уравнению 3 составляет 1,255 вольт. При разряде давление кислорода и водорода должны уменьшится, и при атмосферном давлении потенциал упадет до 1,18 вольт (при температуре 80°С; при 25°С он повысится до 1,23 вольт). Рекомендуется, чтобы давление поддерживалось значительно высоким, чтобы вода не кипела. В то время как небольшое уменьшение напряжения может быть использовано для контроля приращения разряда, непосредственное измерение давления является более надежным и достоверным. Необязательной возможностью контроля грозящих сбоев является наблюдение за выполнением разряда. Падение напряжения ниже приемлемого значения при фиксированном потреблении тока сигнализирует о необходимости заряда. Это будет работать как избыточный контроль до выхода топливного элемента из строя. В нашей реализации предпочтительный режим основывается на контроле параметров напряжения в соединении с давлением. Это будет дополнительно обсуждаться ниже. Как только обнаружилась потребность в заряде, токовая цепь разряда размыкается открытием переключателя 66. Токовая цепь заряда включается закрытием переключателя 76, и энергия заряда топливного элемента получается из стабилизатора напряжения для гарантии того, что ток подается в фиксированном количестве (и наоборот, стабилизатор может фиксировать напряжение и контролировать ток). Следует понимать, что даже если сигнал к заряду и не поступил, кто-либо может решить начать заряд, чтобы держать систему полностью заряженной. Для фиксированной подачи тока будет контролироваться напряжение. В предпочтительном варианте осуществления режим фиксированного тока используется из-за возможности управления скоростью производства топлива. Как только напряжение превысило заранее заданный порог, цикл заряда может считаться выполненным. Это может быть независимо подтверждено, когда давление достигает своего изначального значения, с которого мы начинали, обеспечивая отсутствие потерь топлива или воды из батареи. В нашем предпочтительном варианте осуществления мы контролируем напряжение при фиксированном токе заряда. Напряжение, превышающее заранее установленный порог, определяемое выработкой набором элементов и максимальным напряжением на элемент, выше которого мембрана может быть повреждена, приводит к прекращению процесса заряда. Дополнительно контролируется давление, и, несмотря на малую вероятность, если оно превысит заранее установленное значение, основанное на ожидаемом полном заряде, процесс заряда будет остановлен. Недостижение начального давления водорода может означать утечку H2 в окружающую среду, и соответственно на стороне кислорода может означать как утечку, так и непредусмотренное окисление материалов. В нашей конструкции избыточное количество воды может изначально служить компенсацией некоторых потерь. Поэтому, если кто-либо будет просто контролировать только напряжение заряда, давление в превышение требуемых величин может быть достигнуто. Поэтому предпочтительно контролировать возрастание напряжения и прекращать процесс заряда, когда или напряжение, или давление становятся неприемлемо высокими. Подобно циклу заряда, во время разряда мы контролируем падение и давления и напряжения. Если давление упадет ниже определенной точки, как из-за утечки, так и из-за процесса разряда, то должен быть осуществлен заряд. Если, однако, напряжение упадет ниже порога до того, как произойдет значительное падение давления, мембранная сборка может быть переполнена, не оставив воде шанса распределиться в слоях хранения. Это может ожидаться, если разряд происходит слишком быстро. Для исправления этой проблемы могут понадобиться снижение скорости разряда или заряд. На практике мы предполагаем заряжать систему до того, как производительность разряда ухудшится до точки истощения топлива.
Фиг.5 показывает блок-схему, описывающую один вариант осуществления способа определения момента для остановки разряда топливного элемента. На этапе 150 давление водорода контролируется системным контроллером 68 через первое устройство 56 измерения давления. На этапе 154 давление кислорода контролируется системным контроллером 68 через второе устройство 60 измерения давления. На этапе 155 системный контроллер 68 определяет, изменяются ли давление водорода и давление кислорода в надлежащей пропорции относительно друг друга. Если изменение давления водорода и изменение давления кислорода находятся в ненадлежащей пропорции относительно друг друга, то системный контроллер выдаст на этапе 156 предупреждение о ненадлежащем изменении водород-кислородного давления. В вариантах осуществления, где контролируется давление и водорода и кислорода, предупреждающая диагностика может быть выдана, если падение давлений находится в ненадлежащей пропорции относительно друг друга. На этапе 158 системный контроллер 68 определяет, находится ли давление водорода на или ниже первого порогового значения. Если величина давление водорода равна или ниже первого порогового значения, то системный контроллер 68 останавливает разряд топливного элемента, и топливный элемент переводится в состояние готовности к заряду на этапе 166. На этапе 162 системный контроллер 68 определяет, находится ли величина давления водорода на или ниже второго порогового значения. Если давление кислорода равно или ниже второго порогового значения, то системный контроллер 68 переходит к этапу 166. В одном варианте осуществления первое пороговое значение для давления водорода может находиться между примерно 300 фунт/кв. дюйм и примерно 400 фунт/кв. дюйм. В другом варианте осуществления второе пороговое значение для давления кислорода может быть между примерно 300 фунт/кв. дюйм и примерно 400 фунт/кв. дюйм. В другом варианте осуществления или давление водорода, или давление кислорода могут контролироваться раздельно.
Фиг.6 показывает блок-схему альтернативного варианта осуществления способа определения момента для остановки разряда топливного элемента. Этот вариант осуществления может быть использован как резервный по отношению к способу, описанному на фиг.5, или в соединении со способом на фиг.5, или отдельно. На этапе 174 системный контроллер 68 контролирует напряжение на батарее топливных элементов через устройство 80 измерения напряжения. Системный контроллер 68 определяет, находится ли величина измеренного напряжения на или ниже первого порогового значения напряжения на этапе 178 для заданного тока. Если величина напряжения находится на или ниже первого порогового значения напряжения, то системный контролер останавливает разряд и подготавливает батарею топливных элементов к заряду на этапе 182. В одном варианте осуществления пороговое падение напряжения может быть примерно 0,5 вольт/элемент. Или первый и второй пороги (пороги давления водорода и кислорода соответственно), обсуждавшиеся со ссылкой на фиг.5, или первое пороговое напряжение, обсуждавшееся со ссылкой на фиг.6, могут быть достаточными, чтобы вызвать этапы 166, 182 остановки разряда.
Фиг.7 показывает блок-схему варианта способа определения момента для остановки заряда топливного элемента. На этапе 186 давление водорода контролируется системным контроллером 68 через первое устройство 56 измерения давления. На этапе 190 давление кислорода контролируется системным контроллером 68 через первое устройство 60 измерения давления. В запросе 191 системный контроллер 68 определяет, находятся ли увеличение давления кислорода и увеличение давления водорода в надлежащей пропорции по отношению друг к другу. Если увеличения давлений находятся в ненадлежащей пропорции, то на этапе 192 будет выдано предупреждение об изменении водород-кислородного давления. На этапе 194 системный контроллер 68 определяет, находится ли величина давления водорода на или выше третьего порогового значения. Если величина давления водорода равна или выше третьего порогового значения, то системный контроллер 68 останавливает заряд топливного элемента на этапе 202. На этапе 198 системный контроллер 68 определяет, находится ли давление кислорода на или выше четвертого порогового значения. Если давление кислорода равно или выше четвертого порогового значения, то системный контроллер 68 останавливает заряд топливного элемента на этапе 202. Третий и четвертый пороги давления могут быть порогом повышения давления в примерно 400 фунт/кв. дюйм.
Фиг.8 показывает блок-схему альтернативного способа определения момента для остановки заряда топливного элемента. Этот вариант осуществления может быть использован как резервный по отношению к способу, описанному на фиг.7, или в соединении со способом на фиг.7, или отдельно. На этапе 206 системный контроллер 68 контролирует напряжение на батарее топливных элементов через устройство 80 измерения напряжения. Системный контроллер 68 определяет, находится ли величина измеренного повышения напряжения на или выше второго порогового значения повышения напряжения на этапе 210 для заданного тока. Если величина напряжения находится на или выше второго порогового значения напряжения, то системный контролер останавливает заряд топливного элемента на этапе 214. Второе пороговое значение напряжения может быть повышением напряжения в примерно 1,8 вольт/элемент.
Фиг.9 показывает блок-схему альтернативного варианта осуществления способа определения момента для остановки разряда топливного элемента. Этот вариант осуществления может быть использован в качестве резервного для способа, описанного на фиг.7 и/или фиг.8, или в соединении со способом на фиг.7 и/или фиг.8, или отдельно. На этапе 218 системный контроллер 68 контролирует ток в батарее топливных элементов через устройство 80 измерения тока. Системный контроллер 68 определяет, находится ли измеренный ток на или ниже порогового тока на этапе 222 для фиксированного напряжения. Если величина тока находится на или ниже порогового значения тока, то системный контроллер останавливает разряд топливного элемента, и подготавливает топливный элемент к заряду на этапе 226.
Фиг.10 показывает блок-схему альтернативного варианта осуществления способа определения момента для остановки процедуры заряда топливного элемента. Этот вариант осуществления может быть использован как резервный по отношению к способу, описанному на фиг.5 и/или фиг.6, или в соединении со способом на фиг.5 и/или фиг.6, или отдельно. На этапе 230 системный контроллер 68 контролирует ток в батарее топливных элементов через устройство 80 измерения тока. Системный контроллер 68 определяет, находится ли величина измеренного тока на или ниже порогового значения тока на этапе 234 для фиксированного напряжения. Если величина тока находится на или ниже порогового значения тока, то системный контроллер останавливает заряд батареи топливных элементов на этапе 238. Например, при фиксированном напряжении в примерно 1,6 вольт/элемент пороговый ток может быть примерно 0,003 А/см2. Если ток находится на или ниже примерно 0,003 А/см2, то системный контроллер останавливает этап заряда.
Фиг.11 показывает блок-схему альтернативного варианта осуществления способа для определения момента для остановки разряда топливного элемента. На этапе 250 системный контроллер 68 контролирует ток и напряжение батареи топливных элементов через устройство 80 измерения напряжения и/или тока. В запросе 254 системный контроллер 68 определяет, находится ли величина измеренного тока на или выше порогового значения тока для фиксированной выходной мощности. Если величина тока находится на или выше порогового значения тока, то системный контроллер останавливает разряд топливного элемента и подготавливает топливный элемент для заряда на этапе 262. На этапе 258 системный контроллер 68 определяет, находится ли величина измеренного напряжения на или ниже порогового значения напряжения для фиксированной выходной мощности. Если величина напряжения находится на или выше порогового значения напряжения, то системный контроллер останавливает разряд топливного элемента и подготавливает топливный элемент для заряда на этапе 262.
Фиг.12 показывает блок-схему альтернативного варианта осуществления способа определения момента для остановки заряда топливного элемента. На этапе 266 системный контроллер 68 контролирует ток и напряжение батареи топливных элементов через устройство 80 измерения напряжения и/или тока. На этапе 272 системный контроллер 68 определяет, находится ли величина измеренного тока на или ниже порогового значения тока для фиксированной мощности заряда. Если величина тока находится на или ниже порогового значения тока, то системный контроллер останавливает заряд топливного элемента на этапе 280. В запросе 276 системный контроллер 68 определяет, находится ли измеренная величина напряжения на или выше порогового значения напряжения для фиксированной мощности заряда. Если величина напряжения находится на или выше порогового значения напряжения, то системный контроллер останавливает заряд топливного элемента на этапе 280.
Вышеописанная система 10 топливных элементов имеет много преимуществ. Раскрытая система топливных элементов является дружественной по отношению к окружающей среде и удобной для транспортировки. Система 10 является повторно используемой и перезаряжаемой. Система топливных элементов имеет низкую эксплуатационную стоимость и высокую плотность энергии. Система 10 топливных элементов может заменить дорогие одноразовые высокотемпературные батареи на основе тионилхлорида лития, которые показали очень ограничивающие требования к размещению и транспортировке.
Следует отметить, что термины «первый», «второй» и «третий» и им подобные могут быть использованы здесь для модификации элементов, выполняющих подобные и/или аналогичные функции. Эти модификаторы не подразумевают пространственный, последовательный или иерархический порядок модифицируемых элементов, пока это не указанно специально.
В то время как раскрытие было описано со ссылкой на несколько вариантов осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, могут быть сделаны различные изменения, и эквиваленты могут замещать их элементы без выхода из объема раскрытия. В дополнение, много модификаций может быть сделано для приспособления конкретной ситуации или материала к описанному в раскрытии без выхода за его основной объем.
Следовательно, предполагается, что раскрытие не ограничено конкретными вариантами осуществления, раскрытыми в качестве наилучшего способа для выполнения этого раскрытия, но что раскрытие может включать все варианты осуществления, попадающие в объем прилагаемой формулы изобретения.

Claims (25)

1. Перезаряжаемая энергетическая система, содержащая бурильную колонну, предназначенную для работы в стволе скважины, содержащую систему топливных элементов, генератор, электрически соединенный с системой топливных элементов, турбину, способную вращаться вследствие давления бурового раствора на одну или несколько лопаток турбины и механически соединенную с генератором таким образом, что генератор создает электрическую энергию при вращении турбины, при этом система топливных элементов содержит контролирующее средство, электрически соединенное с генератором для обеспечения топливных элементов электрической энергией, по меньшей мере, при отсутствии циркуляции бурового раствора в стволе скважины и для перезарядки топливных элементов генератором при циркуляции бурового раствора в стволе скважины.
2. Перезаряжаемая энергетическая система по п.1, в которой система топливных элементов электрически соединена с, по меньшей мере, одним датчиком.
3. Перезаряжаемая энергетическая система по п.1, в которой система топливных элементов содержит батарею топливных элементов, а контролирующее средство содержит стабилизатор, электрически соединенный с генератором и батареей топливных элементов, и системный контролер, электрически соединенный с генератором, стабилизатором и батареей топливных элементов.
4. Перезаряжаемая энергетическая система по п.3, в которой батарея топливных элементов содержит первую биполярную пластину, первую зону газораспределения и хранения воды, расположенную вблизи первой биполярной пластины, зону первого дополнительного катализатора с углеродной матрицей, расположенную вблизи первой зоны газораспределения и хранения воды, протонообменную мембрану, расположенную вблизи зоны первого дополнительного катализатора с углеродной матрицей, зону второго дополнительного катализатора с углеродной матрицей, расположенную вблизи протообменной мембраны, вторую зону газораспределения и хранения воды, расположенную вблизи зоны второго дополнительного катализатора с углеродной матрицей, и вторую биполярную пластину, расположенную вблизи второй зоны газораспределения и хранения воды.
5. Перезаряжаемая энергетическая система по п.4, в которой первая зона газораспределения и хранения воды и вторая зона газораспределения и хранения воды приспособлены для хранения воды, полученной во время реакции топливного элемента.
6. Перезаряжаемая энергетическая система по п.4, в которой первая зона газораспределения и хранения воды и вторая зона газораспределения и хранения воды содержат тканую пористую углеродную ткань.
7. Перезаряжаемая энергетическая система по п.4, в которой первая зона газораспределения и хранения воды и вторая зона газораспределения и хранения воды содержат гидрофильную углеродную бумагу.
8. Способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют давление подачи текучей среды, определяют, находится ли величина давления подачи текучей среды ниже порогового значения, останавливают разряд топливного элемента, если давление подачи текучей среды находится ниже порогового значения.
9. Способ по п.8, в котором текучей средой является водород и пороговое значение является первым пороговым значением.
10. Способ по п.8, в котором текучей средой является кислород и пороговое значение является вторым пороговым давлением.
11. Способ по п.8, в котором дополнительно контролируют второе давление подачи текучей среды, определяют, находятся ли величины первого давления подачи текучей среды и второго давления подачи текучей среды в надлежащей пропорции по отношению друг к другу, выдают предупреждение о ненадлежащей пропорции давлений, если величины первого давления подачи текучей среды и второго давления подачи текучей среды находятся в ненадлежащей пропорции по отношению друг к другу.
12. Способ по п.11, в котором текучей средой является водород и второй текучей средой является кислород.
13. Способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют давление подачи текучей среды, определяют, находится ли величина давления подачи текучей среды выше порогового значения, останавливают заряд топливного элемента, если величина давления подачи текучей среды находится выше порогового значения.
14. Способ по п.13, в котором текучей средой является водород и пороговое значение является третьим пороговым значением.
15. Способ по п.13, в котором текучей средой является кислород и пороговое значение является четвертым пороговым значением.
16. Способ по п.14, в котором дополнительно контролируют второе давление подачи текучей среды, определяют, находятся ли величины первого давления подачи текучей среды и второго давления подачи текучей среды в надлежащей пропорции по отношению друг к другу, выдают предупреждение о ненадлежащей пропорции давлений, если величины первого давления подачи текучей среды и второго давления подачи текучей среды находятся в ненадлежащей пропорции по отношению друг к другу.
17. Способ по п.16, в котором первой текучей средой является водород и второй текучей средой является кислород.
18. Способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют напряжение на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина напряжения ниже первого порогового напряжения для заданного тока, останавливают разряд топливного элемента, если величина напряжения находится ниже первого порогового напряжения.
19. Способ по п.18, в котором первое пороговое напряжение является первым пороговым напряжением для заданного тока разряда.
20. Способ по п.18, в котором первое пороговое напряжение является первым пороговым напряжением для заданной мощности разряда.
21. Способ для управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют напряжение питания на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина напряжения выше второго порогового напряжения для заданного тока заряда, и останавливают заряд топливного элемента, если величина напряжения находится выше второго порогового значения для заданного тока заряда.
22. Способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют ток разряда на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина тока разряда ниже порогового значения тока разряда для фиксированного напряжения, останавливают разряд топливного элемента, если величина тока находится ниже порогового значения тока для фиксированного напряжения.
23. Способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют ток на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина тока ниже порогового значения тока для фиксированного напряжения, останавливают заряд топливного элемента, если величина тока находится ниже порогового значения тока для фиксированного напряжения.
24. Способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют ток на батарее топливных элементов, контролируют напряжение на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина тока выше порогового значения тока для фиксированной выходной мощности, останавливают разряд топливного элемента, если величина тока находится выше порогового значения тока для фиксированной выходной мощности,
определяют, находится ли величина напряжения ниже порогового значения напряжения для фиксированной выходной мощности, и останавливают разряд топливного элемента, если величина напряжения находится ниже порогового значения напряжения для фиксированной выходной мощности.
25. Способ управления перезаряжаемым топливным элементом, при котором контролируют ток на батарее топливных элементов, контролируют напряжение на батарее топливных элементов, определяют, находится ли величина тока ниже порогового значения тока для фиксированной мощности заряда, останавливают заряд топливного элемента, если величина тока находится ниже порогового значения тока для фиксированной мощности заряда, определяют, находится ли величина напряжения выше порогового значения напряжения для фиксированной мощности заряда, и останавливают разряд топливного элемента, если величина напряжения находится выше порогового значения напряжения для фиксированной мощности заряда.
RU2006115863/09A 2005-05-11 2006-05-10 Перезаряжаемая энергетическая система и способ управления перезаряжаемым топливным элементом данной системы (варианты) RU2361330C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/126,524 US9312557B2 (en) 2005-05-11 2005-05-11 Fuel cell apparatus and method for downhole power systems
US11/126,524 2005-05-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006115863A RU2006115863A (ru) 2007-11-27
RU2361330C2 true RU2361330C2 (ru) 2009-07-10

Family

ID=37145007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006115863/09A RU2361330C2 (ru) 2005-05-11 2006-05-10 Перезаряжаемая энергетическая система и способ управления перезаряжаемым топливным элементом данной системы (варианты)

Country Status (6)

Country Link
US (3) US9312557B2 (ru)
EP (1) EP1734606A3 (ru)
CN (1) CN1891971B (ru)
CA (1) CA2545997C (ru)
MX (1) MXPA06005133A (ru)
RU (1) RU2361330C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111577152A (zh) * 2020-04-17 2020-08-25 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种基于中心通缆的矿用钻杆及数据采集传输系统
RU2747794C2 (ru) * 2016-12-19 2021-05-14 Ларго Клин Энерджи Корп. Системы и способы для хранения электролита и обнаружения неисправностей в проточных батареях

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2450498A (en) 2007-06-26 2008-12-31 Schlumberger Holdings Battery powered rotary steerable drilling system
GB0723855D0 (en) 2007-12-06 2008-01-16 Smith & Nephew Apparatus and method for wound volume measurement
RU2356134C1 (ru) * 2008-03-17 2009-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "ЦНИИ судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Энергоустановка на топливных элементах
EA038017B1 (ru) 2011-11-03 2021-06-23 Фасткэп Системз Корпорейшн Эксплуатационно-каротажный зонд
JP5922443B2 (ja) * 2012-02-29 2016-05-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 高温型燃料電池を有するガスタービンコンバインド発電システムおよびその運転方法
US9593562B2 (en) * 2013-06-18 2017-03-14 Baker Hughes Incorporated Downhole fuel cell with steam adsorption and pressure compensation
US10731440B2 (en) * 2013-06-18 2020-08-04 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Downhole fuel cell with steam adsorption and pressure compensation and methods of using same
US10145210B2 (en) * 2013-06-19 2018-12-04 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Hybrid battery for high temperature applications
US10113399B2 (en) 2015-05-21 2018-10-30 Novatek Ip, Llc Downhole turbine assembly
US10472934B2 (en) 2015-05-21 2019-11-12 Novatek Ip, Llc Downhole transducer assembly
US10547195B2 (en) * 2016-02-17 2020-01-28 Toyota Motor Europe Systems and methods for battery charge control
WO2017142521A1 (en) * 2016-02-17 2017-08-24 Halliburton Energy Services, Inc. Wide-input-range downhole power supply
EP3252268A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-06 Welltec A/S Downhole power supply device
WO2018093355A1 (en) 2016-11-15 2018-05-24 Schlumberger Technology Corporation Systems and methods for directing fluid flow
US10439474B2 (en) 2016-11-16 2019-10-08 Schlumberger Technology Corporation Turbines and methods of generating electricity
ES2970982T3 (es) * 2017-06-15 2024-06-03 Reventech Inc Proceso para producir hidrógeno a partir de depósitos geotérmicos subterráneos
CN109237513B (zh) * 2018-08-29 2024-01-26 西安石油大学 一种深井用多级固体燃料点火器
CN113173108B (zh) * 2021-04-23 2022-12-13 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 多堆燃料电池控制方法、控制装置、系统及车辆
CN113140756B (zh) * 2021-05-19 2025-07-04 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 基于燃料电池的控制方法与装置以及井场增产方法
CN113320404B (zh) * 2021-07-01 2023-04-14 上海恒劲动力科技有限公司 一种基于混合动力的燃料电池系统及设置方法
JP2023148664A (ja) * 2022-03-30 2023-10-13 株式会社高知丸高 水素燃料電池駆動土木機械
US20240002233A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 Halliburton Energy Services, Inc. Using converted solid carbon from captured carbon dioxide to power wellbore equipment
CN115832372B (zh) * 2023-02-23 2023-05-12 山东赛克赛斯氢能源有限公司 一种pem电池堆系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2009473A (en) * 1977-12-05 1979-06-13 Gearhart Owen Industries Borehole while drilling
WO1997001018A2 (en) * 1995-06-23 1997-01-09 Baker Hughes Incorporated Downhole apparatus for generating electrical power in a well
RU2233016C1 (ru) * 2000-05-17 2004-07-20 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Топливный элемент для энергосистем нисходящих скважин

Family Cites Families (96)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2839421A (en) * 1955-04-06 1958-06-17 Du Pont An alkoxy aluminum chelate, a dispersion of it in an organic liquid and a water repellant porous object
US3076834A (en) * 1960-03-04 1963-02-05 Dow Chemical Co Chelate-phenol adducts
US3437516A (en) * 1966-04-28 1969-04-08 Us Air Force Vapor deposition from perfluoroorganometallic compounds
US4147556A (en) * 1972-01-12 1979-04-03 Ppg Industries, Inc. Nonflammable beta diketonate composition
US4491669A (en) * 1980-11-12 1985-01-01 Petrarch Systems Inc. Mixed alkoxyaminosilanes, methods of making same and vulcanizing silicons prepared therefrom
JPS58203443A (ja) * 1982-05-24 1983-11-26 Hitachi Ltd ホトマスクの白点欠陥修正用組成物
US4383119A (en) * 1982-06-04 1983-05-10 Chemplex Company Organomagnesium compounds
US4499198A (en) * 1982-10-07 1985-02-12 Chemplex Company Polymerization catalysts and methods
JPS60140880A (ja) * 1983-12-28 1985-07-25 Hitachi Ltd 太陽電池の製造方法
FR2575936B1 (fr) * 1985-01-15 1987-02-13 Rhone Poulenc Spec Chim Procede de purification de solutions aqueuses de sels de terres rares par extraction liquide-liquide
US4895709A (en) * 1985-04-26 1990-01-23 Sri International Method of preparing metal carbides, nitrides, and the like
US5008422A (en) * 1985-04-26 1991-04-16 Sri International Polysilazanes and related compositions, processes and uses
US4898842A (en) * 1986-03-03 1990-02-06 International Business Machines Corporation Organometallic-derived cordierite and other compounds comprising oxides of silicon
JP2729373B2 (ja) * 1987-01-07 1998-03-18 東京応化工業 株式会社 金属酸化膜形成用塗布液
US5189503A (en) * 1988-03-04 1993-02-23 Kabushiki Kaisha Toshiba High dielectric capacitor having low current leakage
JP2615469B2 (ja) * 1988-04-21 1997-05-28 松下電器産業株式会社 金属硫化物薄膜の製造方法
US5003092A (en) * 1989-06-02 1991-03-26 The Research Foundation Of State University Of Ny Use of R2 MR' to prepare semiconductor and ceramic precursors
US5178911A (en) * 1989-11-30 1993-01-12 The President And Fellows Of Harvard College Process for chemical vapor deposition of main group metal nitrides
US5094701A (en) * 1990-03-30 1992-03-10 Air Products And Chemicals, Inc. Cleaning agents comprising beta-diketone and beta-ketoimine ligands and a process for using the same
US5120703A (en) * 1990-04-17 1992-06-09 Alfred University Process for preparing oxide superconducting films by radio-frequency generated aerosol-plasma deposition in atmosphere
US5084588A (en) * 1990-07-05 1992-01-28 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Reducing halide contamination in alkoxy silanes
US5204314A (en) * 1990-07-06 1993-04-20 Advanced Technology Materials, Inc. Method for delivering an involatile reagent in vapor form to a CVD reactor
US6511706B1 (en) * 1990-07-06 2003-01-28 Advanced Technology Materials, Inc. MOCVD of SBT using tetrahydrofuran-based solvent system for precursor delivery
US6111124A (en) * 1997-10-30 2000-08-29 Advanced Technology Materials, Inc. Lewis base adducts of anhydrous mononuclear tris(β-diketonate) bismuth compositions for deposition of bismuth-containing films, and method of making the same
US5711816A (en) * 1990-07-06 1998-01-27 Advanced Technolgy Materials, Inc. Source reagent liquid delivery apparatus, and chemical vapor deposition system comprising same
US5280012A (en) * 1990-07-06 1994-01-18 Advanced Technology Materials Inc. Method of forming a superconducting oxide layer by MOCVD
US5859274A (en) * 1997-10-30 1999-01-12 Advanced Technology Materials, Inc. Anhydrous mononuclear tris(β-diketonate) bismuth compositions for deposition of bismuth-containing films, and method of making the same
US5220044A (en) * 1990-10-24 1993-06-15 International Business Machines Corporation Ligand stabilized +1 metal beta-diketonate coordination complexes and their use in chemical vapor deposition of metal thin films
US5096737A (en) * 1990-10-24 1992-03-17 International Business Machines Corporation Ligand stabilized +1 metal beta-diketonate coordination complexes and their use in chemical vapor deposition of metal thin films
US5098516A (en) * 1990-12-31 1992-03-24 Air Products And Chemicals, Inc. Processes for the chemical vapor deposition of copper and etching of copper
US5187300A (en) * 1991-02-04 1993-02-16 Air Products And Chemicals, Inc. Volatile precursors for copper CVD
US5085731A (en) * 1991-02-04 1992-02-04 Air Products And Chemicals, Inc. Volatile liquid precursors for the chemical vapor deposition of copper
US6072207A (en) * 1991-02-25 2000-06-06 Symetrix Corporation Process for fabricating layered superlattice materials and making electronic devices including same
US5202194A (en) * 1991-06-10 1993-04-13 Halliburton Company Apparatus and method for providing electrical power in a well
US5216572A (en) * 1992-03-19 1993-06-01 Ramtron International Corporation Structure and method for increasing the dielectric constant of integrated ferroelectric capacitors
US5210254A (en) * 1992-03-31 1993-05-11 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Acidic halide neutralization in alkoxysilanes
US5322712A (en) * 1993-05-18 1994-06-21 Air Products And Chemicals, Inc. Process for improved quality of CVD copper films
US5583205A (en) * 1993-11-12 1996-12-10 Florida State University Metalorganic chemical vapor deposition method for depositing f-series metal or nitrogen and metal amides for use in mocvd
US5417823A (en) * 1993-12-17 1995-05-23 Ford Motor Company Metal-nitrides prepared by photolytic/pyrolytic decomposition of metal-amides
US5712054A (en) * 1994-01-06 1998-01-27 Electrion, Inc. Rechargeable hydrogen battery
US6052271A (en) * 1994-01-13 2000-04-18 Rohm Co., Ltd. Ferroelectric capacitor including an iridium oxide layer in the lower electrode
US5424095A (en) * 1994-03-07 1995-06-13 Eniricerche S.P.A. Ceramic vapor deposited coating using a steam-containing carrier gas and non-alkoxy silane precursors
US5412129A (en) * 1994-06-17 1995-05-02 Dicarolis; Stephen A. Stabilization of precursors for thin film deposition
US5591483A (en) * 1994-08-31 1997-01-07 Wayne State University Process for the preparation of metal nitride coatings from single source precursors
EP0702017B1 (de) * 1994-09-14 2001-11-14 Degussa AG Verfahren zur Herstellung von chloridarmen bzw. chloridfreien aminofunktionellen Organosilanen
KR0174594B1 (ko) * 1994-11-26 1999-04-01 이재복 실리콘 웨이퍼상에 백금 박막을 형성하는 방법, 그 방법에 의하여 제조된 실리콘 기판 및 그 기판을 이용한 반도체 소자
US5732776A (en) * 1995-02-09 1998-03-31 Baker Hughes Incorporated Downhole production well control system and method
US5839508A (en) * 1995-02-09 1998-11-24 Baker Hughes Incorporated Downhole apparatus for generating electrical power in a well
KR100416733B1 (ko) * 1995-03-20 2004-07-05 삼성전자주식회사 강유전성캐패시터
US5705443A (en) * 1995-05-30 1998-01-06 Advanced Technology Materials, Inc. Etching method for refractory materials
US5744192A (en) * 1996-11-08 1998-04-28 Sharp Microelectronics Technology, Inc. Method of using water vapor to increase the conductivity of cooper desposited with cu(hfac)TMVS
US5719417A (en) * 1996-11-27 1998-02-17 Advanced Technology Materials, Inc. Ferroelectric integrated circuit structure
US5876503A (en) * 1996-11-27 1999-03-02 Advanced Technology Materials, Inc. Multiple vaporizer reagent supply system for chemical vapor deposition utilizing dissimilar precursor compositions
JP3474201B2 (ja) * 1996-12-17 2003-12-08 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド 化学蒸着のための試薬供給容器
US5767301A (en) * 1997-01-21 1998-06-16 Sharp Microelectronics Technology, Inc. Precursor with (alkyloxy)(alkyl)-silylolefin ligand to deposit copper
KR100243285B1 (ko) * 1997-02-27 2000-02-01 윤종용 고유전 커패시터 및 그 제조방법
US6177135B1 (en) * 1997-03-31 2001-01-23 Advanced Technology Materials, Inc. Low temperature CVD processes for preparing ferroelectric films using Bi amides
US5902639A (en) * 1997-03-31 1999-05-11 Advanced Technology Materials, Inc Method of forming bismuth-containing films by using bismuth amide compounds
JPH1140765A (ja) * 1997-07-16 1999-02-12 Toshiba Corp 半導体記憶装置及びその製造方法
US6020243A (en) * 1997-07-24 2000-02-01 Texas Instruments Incorporated Zirconium and/or hafnium silicon-oxynitride gate dielectric
US6204525B1 (en) * 1997-09-22 2001-03-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ferroelectric thin film device and method of producing the same
US6346741B1 (en) * 1997-11-20 2002-02-12 Advanced Technology Materials, Inc. Compositions and structures for chemical mechanical polishing of FeRAM capacitors and method of fabricating FeRAM capacitors using same
US5923970A (en) * 1997-11-20 1999-07-13 Advanced Technology Materials, Inc. Method of fabricating a ferrolelectric capacitor with a graded barrier layer structure
US7005303B2 (en) * 1997-11-20 2006-02-28 Advanced Technology Materials, Inc. Low temperature chemical vapor deposition process for forming bismuth-containing ceramic thin films useful in ferroelectric memory devices
US6133051A (en) * 1998-06-30 2000-10-17 Advanced Technology Materials, Inc. Amorphously deposited metal oxide ceramic films
US6015917A (en) * 1998-01-23 2000-01-18 Advanced Technology Materials, Inc. Tantalum amide precursors for deposition of tantalum nitride on a substrate
US6191443B1 (en) * 1998-02-28 2001-02-20 Micron Technology, Inc. Capacitors, methods of forming capacitors, and DRAM memory cells
US6159855A (en) * 1998-04-28 2000-12-12 Micron Technology, Inc. Organometallic compound mixtures in chemical vapor deposition
US6060406A (en) * 1998-05-28 2000-05-09 Lucent Technologies Inc. MOS transistors with improved gate dielectrics
US6541375B1 (en) * 1998-06-30 2003-04-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. DC sputtering process for making smooth electrodes and thin film ferroelectric capacitors having improved memory retention
US6355562B1 (en) * 1998-07-01 2002-03-12 Advanced Technology Materials, Inc. Adhesion promotion method for CVD copper metallization in IC applications
US6245151B1 (en) * 1998-07-17 2001-06-12 Advanced Technology Materials, Inc. Liquid delivery system comprising upstream pressure control means
US6093500A (en) * 1998-07-28 2000-07-25 International Fuel Cells Corporation Method and apparatus for operating a fuel cell system
US6184550B1 (en) * 1998-08-28 2001-02-06 Advanced Technology Materials, Inc. Ternary nitride-carbide barrier layers
US7012292B1 (en) * 1998-11-25 2006-03-14 Advanced Technology Materials, Inc Oxidative top electrode deposition process, and microelectronic device structure
US6342711B1 (en) * 1999-03-08 2002-01-29 Advanced Technology Materials, Inc. Confinement of E-fields in high density ferroelectric memory device structures
US6337148B1 (en) * 1999-05-25 2002-01-08 Advanced Technology Materials, Inc. Copper source reagent compositions, and method of making and using same for microelectronic device structures
US7153409B2 (en) * 1999-12-16 2006-12-26 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell system and method of operation
US6348705B1 (en) * 1999-12-22 2002-02-19 Advanced Technology Materials, Inc. Low temperature process for high density thin film integrated capacitors and amorphously frustrated ferroelectric materials therefor
US6736993B1 (en) * 2000-04-18 2004-05-18 Advanced Technology Materials, Inc. Silicon reagents and low temperature CVD method of forming silicon-containing gate dielectric materials using same
US6596427B1 (en) * 2000-11-06 2003-07-22 Ballard Power Systems Inc. Encapsulating seals for electrochemical cell stacks and methods of sealing electrochemical cell stacks
US6811913B2 (en) * 2000-11-15 2004-11-02 Technology Management, Inc. Multipurpose reversible electrochemical system
US7005392B2 (en) * 2001-03-30 2006-02-28 Advanced Technology Materials, Inc. Source reagent compositions for CVD formation of gate dielectric thin films using amide precursors and method of using same
US7084080B2 (en) * 2001-03-30 2006-08-01 Advanced Technology Materials, Inc. Silicon source reagent compositions, and method of making and using same for microelectronic device structure
US6900498B2 (en) * 2001-05-08 2005-05-31 Advanced Technology Materials, Inc. Barrier structures for integration of high K oxides with Cu and Al electrodes
US6733915B2 (en) * 2001-12-27 2004-05-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Gas diffusion backing for fuel cells
US6552209B1 (en) * 2002-06-24 2003-04-22 Air Products And Chemicals, Inc. Preparation of metal imino/amino complexes for metal oxide and metal nitride thin films
US6989457B2 (en) * 2003-01-16 2006-01-24 Advanced Technology Materials, Inc. Chemical vapor deposition precursors for deposition of tantalum-based materials
US7208427B2 (en) * 2003-08-18 2007-04-24 Advanced Technology Materials, Inc. Precursor compositions and processes for MOCVD of barrier materials in semiconductor manufacturing
US7396949B2 (en) * 2003-08-19 2008-07-08 Denk Michael K Class of volatile compounds for the deposition of thin films of metals and metal compounds
US6960675B2 (en) * 2003-10-14 2005-11-01 Advanced Technology Materials, Inc. Tantalum amide complexes for depositing tantalum-containing films, and method of making same
US7219722B2 (en) * 2004-04-07 2007-05-22 Baker Hughes Incorporated Apparatus and methods for powering downhole electrical devices
US7166732B2 (en) * 2004-06-16 2007-01-23 Advanced Technology Materials, Inc. Copper (I) compounds useful as deposition precursors of copper thin films
US7224080B2 (en) * 2004-07-09 2007-05-29 Schlumberger Technology Corporation Subsea power supply
US20060102895A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-18 Hendrix Bryan C Precursor compositions for forming tantalum-containing films, and tantalum-containing barrier films and copper-metallized semiconductor device structures
US8230916B2 (en) * 2007-11-16 2012-07-31 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and methods to analyze downhole fluids using ionized fluid samples

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2009473A (en) * 1977-12-05 1979-06-13 Gearhart Owen Industries Borehole while drilling
WO1997001018A2 (en) * 1995-06-23 1997-01-09 Baker Hughes Incorporated Downhole apparatus for generating electrical power in a well
RU2233016C1 (ru) * 2000-05-17 2004-07-20 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Топливный элемент для энергосистем нисходящих скважин

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747794C2 (ru) * 2016-12-19 2021-05-14 Ларго Клин Энерджи Корп. Системы и способы для хранения электролита и обнаружения неисправностей в проточных батареях
RU2756839C2 (ru) * 2016-12-19 2021-10-06 Ларго Клин Энерджи Корп. Модульная и масштабируемая система проточной батареи
CN111577152A (zh) * 2020-04-17 2020-08-25 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种基于中心通缆的矿用钻杆及数据采集传输系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20190071952A1 (en) 2019-03-07
US10113398B2 (en) 2018-10-30
CA2545997A1 (en) 2006-11-11
RU2006115863A (ru) 2007-11-27
US20160201436A1 (en) 2016-07-14
US9312557B2 (en) 2016-04-12
CN1891971B (zh) 2011-12-21
EP1734606A3 (en) 2007-09-05
EP1734606A2 (en) 2006-12-20
MXPA06005133A (es) 2007-01-17
US20060257697A1 (en) 2006-11-16
CN1891971A (zh) 2007-01-10
CA2545997C (en) 2013-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2361330C2 (ru) Перезаряжаемая энергетическая система и способ управления перезаряжаемым топливным элементом данной системы (варианты)
CN103733409B (zh) 用于感测和减少液流电池系统内的氢析出的系统和方法
US12252794B2 (en) Method for controlling hydrogen generation system, and hydrogen generation system
Huskinson et al. A high power density, high efficiency hydrogen–chlorine regenerative fuel cell with a low precious metal content catalyst
US20040202900A1 (en) Dual power source switching control
CN100438175C (zh) 燃料电池、燃料电池设备和电子设备
EP3641041B1 (en) Carbon electrode for dichromate redox flow batteries
EP3460100A1 (en) Alkaline water electrolysis device and operation method thereof
Pan et al. A direct ethylene glycol fuel cell stack as air-independent power sources for underwater and outer space applications
CN104285328A (zh) 再生燃料电池
JP5151293B2 (ja) 燃料電池の運転方法
CN114787422B (zh) 有机氢化物生成系统、有机氢化物生成系统的控制装置以及有机氢化物生成系统的控制方法
CN113853455B (zh) 有机氢化物生成系统的控制方法和有机氢化物生成系统
JP2007103115A (ja) 燃料電池システム
CN102484266B (zh) 燃料电池装置及对其进行操作的方法
Garche et al. Regenerative fuel cells
KR102063753B1 (ko) 요오드화합물 산화환원쌍을 이용한 에너지저장장치
KR100872427B1 (ko) 연료전지의 연료통 교체시기 알림장치 및 그 알림방법
Millet Unitized regenerative systems
US20240327998A1 (en) Method for generating hydrogen by decoupled water electrolysis
CN100376067C (zh) 燃料电池安全运行的控制方法
AU2023245126A1 (en) Control apparatus for water electrolysis cell, water electrolysis system, and control method for water electrolysis cell
JP2019173097A (ja) 電気化学デバイスおよび電気化学デバイスの制御方法
Frank et al. Small fuel cell to eliminate pressure caused by gassing in high energy density batteries Progress report, 30 Dec. 1965-31 Mar. 1966

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170511