RU2597412C1 - Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов - Google Patents
Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597412C1 RU2597412C1 RU2015129907/07A RU2015129907A RU2597412C1 RU 2597412 C1 RU2597412 C1 RU 2597412C1 RU 2015129907/07 A RU2015129907/07 A RU 2015129907/07A RU 2015129907 A RU2015129907 A RU 2015129907A RU 2597412 C1 RU2597412 C1 RU 2597412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- oxygen
- battery
- hydrolysis
- tank
- Prior art date
Links
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано в качестве электрохимического генератора на основе водородно-кислородных топливных элементов для резервного электропитания аварийных объектов, при этом в заявленном генераторе газообразный водород получают в проточном реакционном сосуде путем гидролиза водной суспензии алюминия. Повышение безопасности и эффективности работы электрохимического генератора обеспечивается за счет выполнения генератора водорода в виде проточного реакционного сосуда гидролиза алюминия, входы которого соединены трубопроводами с баком водной суспензии алюминия и с баком водного раствора едкого натра при их одновременном подключении к системе вытеснения в виде баллона со сжатым газом. Первый выход реакционного сосуда гидролиза алюминия соединен с первым входом батареи топливных элементов, а второй выход - с баком для сбора водного раствора продуктов гидролиза. Батарея топливных элементов снабжена системой подачи кислорода, подключенной к батарее баллонов с кислородом. 1 ил.
Description
Изобретение относится к энергетическому оборудованию с электрохимическими генераторами (ЭХГ) на основе водородно-кислородных топливных элементов (ТЭ) и может быть использовано для получения электрической энергии как в стационарных установках, так и на транспорте. Предлагаемый электрохимический генератор получения электрической энергии может быть применен, например, для аварийного энергообеспечения ретранслятора сотовой связи.
Аналогом предлагаемого изобретения может служить ЭХГ на основе водородно-кислородных ТЭ, содержащий батарею ТЭ, системы подачи и продувки водорода и кислорода, контур циркуляции электролита с насосом, теплообменником, электролитной емкостью с датчиками температуры и уровня электролита (патент США 3935028, кл. Н01М 8/04, 1976). Недостатком данного ЭХГ является сложность его эксплуатации при запуске и остановке, связанная со сливом, заправкой и разогревом электролита.
Известен ЭХГ на основе водородно-кислородных ТЭ, содержащий батарею топливных элементов, системы подачи и продувки водорода и кислорода, контур циркуляции электролита с насосом, теплообменником, нагревателем и емкостью с электролитом, размещенной под батареей топливных элементов (патент РФ №2245594, кл. Н01М 8/04, 27.01.2005).
Недостатком указанного ЭХГ является сложность его эксплуатации, связанная с необходимостью удаления и сбора капельной жидкости из газовых магистралей батареи топливных элементов.
Известен ЭХГ на основе водородно-кислородных топливных элементов, содержащий батарею топливных элементов из двух блоков, каждый из которых состоит из набора модулей топливных элементов фильтпрессной конструкции с внутренними коллекторами водорода, кислорода и электролита, при этом на магистралях соединения блоков по водороду и кислороду установлены влагоотделители с дренажными клапанами, выходы которых соединены с электролитной емкостью, системы подачи и продувки водорода и кислорода, контур циркуляции электролита с насосом, теплообменником, нагревателем и электролитной емкостью с датчиком уровня электролита, размещенной под батареей топливных элементов (патент РФ №2280924). Недостатком указанного ЭХГ является сложность его эксплуатации, связанная с отсутствием контроля утечек водорода из системы хранения водорода.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЭХГ для резервного питания электрической энергией ретранслятора мобильной телефонной связи в г. Дордрехт, Голландия, описанной в (С.В. Коробцев. «Безопасность водородной энергетики» / С.В. Коробцев, В.Н. Фатеев // Энергия, экономика, техника, экология. - 2013. №2, стр. 16). Указанный ЭХГ имеет батарею баллонов с кислородом, батарею баллонов с водородом с давлением 200 кг/см2, системы подачи водорода и кислорода к батарее топливных элементов, датчик утечки водорода и системы обслуживания и эксплуатации.
Недостатком известного электрохимического генератора для получения электрической энергии является то, что для решения проблемы водородной безопасности в соответствии со стандартом EN 60079-10 необходима значительная площадь отчуждения открытой площадки для размещения энергетической установки, а также сложная система обслуживания по замене водородных баллонов. Это приводит к значительной металлоемкости энергетической установки, к сложности обслуживания и к неизбежному возрастанию эксплуатационных расходов.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении безопасности, снижении металлоемкости и эксплуатационных расходов благодаря исключению баллонной системы подачи водорода. Немаловажным обстоятельством является меньшая площадь отчуждения для размещения энергоустановки и значительное снижение металлоемкости, что и приводит к повышению безопасности и снижению эксплуатационных расходов. Технический результат, возникающий при решении поставленной задачи, состоит в повышении безопасности и эффективности и достигается тем, что электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов, содержащий батарею топливных элементов, батарею баллонов с кислородом, системы подачи водорода и кислорода, согласно изобретению, снабжен генератором водорода, выполненным в виде проточного реакционного сосуда гидролиза алюминия, первый вход которого соединен трубопроводом с баком водной суспензии алюминия, второй вход соединен с баком водного раствора едкого натра, первый выход реакционного сосуда гидролиза алюминия через систему подачи водорода соединен с первым входом батареи топливных элементов, а второй выход - с баком для сбора водного раствора продуктов гидролиза, второй вход батареи топливных элементов соединен с системой подачи кислорода, подключенной к батарее баллонов с кислородом, при этом входы баков водной суспензии алюминия и водного раствора едкого натра подключены к системе вытеснения.
На рисунке схематично представлено устройство предлагаемого ЭХГ. ЭХГ содержит батарею топливных элементов 1, систему подачи кислорода 2, батарею баллонов с кислородом 3, систему подачи водорода 4, связанную с генератором водорода 5. Генератор водорода выполнен в виде проточного реакционного сосуда гидролиза алюминия, первый вход которого соединен трубопроводом с баком водной суспензии алюминия 6, второй вход соединен с баком водного раствора едкого натра 7, первый выход реакционного сосуда гидролиза алюминия через систему подачи водорода 4 соединен с первым входом батареи топливных элементов 1, а второй выход генератора водорода 5 соединен с баком 8 для сбора водного раствора продуктов гидролиза, второй вход батареи топливных элементов 1 соединен с системой подачи кислорода 2, подключенной к батарее баллонов с кислородом 3, при этом входы баков водной суспензии алюминия 7 и водного раствора едкого натра 6 подключены к системе вытеснения 9 в виде баллона со сжатым газом.
ЭХГ работает следующим образом. Из баллона системы вытеснения 9 сжатый воздух или кислород поступает в систему хранения и подачи водного раствора едкого натра 6 и систему хранения и подачи водной суспензии твердого реагента - алюминия 7, вытесняя их в генератор водорода 5. В результате реакции гидролиза в генераторе водорода 5 образуется жидкий щелочной раствор алюмината натрия, который поступает в систему вывода и сбора водного раствора продуктов гидролиза 8, а полученный водород по системе подачи водорода 4 поступает в батарею топливных элементов 1. Одновременно из батареи баллонов с кислородом 3 по системе подачи кислорода 2 кислород поступает в батарею топливных элементов 1, которые вырабатывают электрическую энергию.
Claims (1)
- Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов, содержащий батарею топливных элементов, батарею баллонов с кислородом, системы подачи водорода и кислорода, отличающийся тем, что он снабжен генератором водорода, выполненным в виде проточного реакционного сосуда гидролиза алюминия, первый вход которого соединен трубопроводом с баком водной суспензии алюминия, второй вход соединен с баком водного раствора едкого натра, первый выход реакционного сосуда гидролиза алюминия через систему подачи водорода соединен с первым входом батареи топливных элементов, а второй выход - с баком для сбора водного раствора продуктов гидролиза, второй вход батареи топливных элементов соединен с системой подачи кислорода, подключенной к батарее баллонов с кислородом, при этом входы баков водной суспензии алюминия и водного раствора едкого натра подключены к системе вытеснения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129907/07A RU2597412C1 (ru) | 2015-07-21 | 2015-07-21 | Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129907/07A RU2597412C1 (ru) | 2015-07-21 | 2015-07-21 | Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2597412C1 true RU2597412C1 (ru) | 2016-09-10 |
Family
ID=56892585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015129907/07A RU2597412C1 (ru) | 2015-07-21 | 2015-07-21 | Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2597412C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3935028A (en) * | 1971-06-11 | 1976-01-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel cell set and method |
| RU2267836C2 (ru) * | 2003-12-24 | 2006-01-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Энергетическая установка подводного аппарата с электрохимическим генератором |
| RU2280924C1 (ru) * | 2005-01-31 | 2006-07-27 | Зия Рамизович Каричев | Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов |
| US20100150826A1 (en) * | 2005-08-09 | 2010-06-17 | The University Of British Columbia | Microporous metals and methods for hydrogen generation from water split reaction |
| RU2417487C1 (ru) * | 2009-11-16 | 2011-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Энергоустановка с электрохимическим генератором на основе водородно-кислородных топливных элементов и способ ее эксплуатации |
-
2015
- 2015-07-21 RU RU2015129907/07A patent/RU2597412C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3935028A (en) * | 1971-06-11 | 1976-01-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel cell set and method |
| RU2267836C2 (ru) * | 2003-12-24 | 2006-01-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Энергетическая установка подводного аппарата с электрохимическим генератором |
| RU2280924C1 (ru) * | 2005-01-31 | 2006-07-27 | Зия Рамизович Каричев | Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов |
| US20100150826A1 (en) * | 2005-08-09 | 2010-06-17 | The University Of British Columbia | Microporous metals and methods for hydrogen generation from water split reaction |
| RU2417487C1 (ru) * | 2009-11-16 | 2011-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Энергоустановка с электрохимическим генератором на основе водородно-кислородных топливных элементов и способ ее эксплуатации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113278987B (zh) | 一种soec和ael电解耦合固体循环储放氢系统 | |
| AU2019374584B2 (en) | Method of producing hydrogen | |
| CN107893237B (zh) | 基于高温电解水蒸气制氢技术的加氢站 | |
| JP5618952B2 (ja) | 再生可能エネルギ貯蔵システム | |
| CN105633435B (zh) | 一种车用燃料电池系统及其工作方法 | |
| KR101314238B1 (ko) | 원자력 발전 설비, 수전해 설비 및 연료전지 발전 설비와 연계된 고온증기 전기분해 장치를 이용한 수소 생산 시스템 | |
| CN107881522A (zh) | 制氢系统 | |
| CN210916273U (zh) | 一种火电厂电力通过电解池制氢系统 | |
| CN106571478B (zh) | 一种氢储能系统中的热控制方法及其控制系统 | |
| CN102167285A (zh) | 一种便携式安全可控的水解制氢装置 | |
| CN112290054B (zh) | 一种密闭空间燃料电池发电系统 | |
| CN108821235A (zh) | 制氢速率可控的连续水解制氢系统 | |
| CN103236554A (zh) | 燃料电池备用电源供氢汇流排氮气吹扫系统 | |
| CN110129817A (zh) | 一种基于可再生能源的强碱溶液电解制氢、氢气纯化装置及其使用方法 | |
| ES2325848B1 (es) | Sistema de produccion de hidrogeno y de energia electrica a partir de energia fotovoltaica. | |
| CN216107236U (zh) | 一种全浸式垂直单元水电解制氢系统 | |
| CN209104279U (zh) | 一种氢燃料电池 | |
| CN214226971U (zh) | 一种氢氧燃料电池能源再生循环装置 | |
| RU2597412C1 (ru) | Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов | |
| CN106252692A (zh) | 一种用于通信基站的甲醇水重整制氢发电机 | |
| GB2614270A (en) | Modular electrochemical system | |
| CN203179987U (zh) | 燃料电池备用电源供氢汇流排氮气吹扫系统 | |
| CN208585106U (zh) | 带有太阳能发电装置的新能源汽车 | |
| KR101887698B1 (ko) | 잠수함의 연료전지 시스템 및 그 연료전지 시스템의 가스 제거방법 | |
| CN112467178A (zh) | 一种以铁粉为燃料的车载燃料电池供氢系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200722 |