RU98123289A

RU98123289A - Электрохимический генератор со сменной модульной батареей твердооксидных топливных элементов

Info

Publication number: RU98123289A
Application number: RU98123289/09A
Authority: RU
Inventors: Джеймс Е. Джиллетт; Джеффри Т. Дедерер; Паоло Р. Зафред; Джеффри С. Колли
Original assignee: Вестингхауз Электрик Корпорейшн
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2000-12-10

Claims

1. Электрохимический генератор, содержащий предварительно собранную самонесущую сменную модульную батарею топливных элементов, содержащую в основном плоское основание, батарею топливных элементов, установленную на основании, и наружный корпус батареи топливных элементов, установленный на основании и идущий вверх от его сторон, определяя камеру, в основном закрывающую стороны батареи топливных элементов, и контейнер электрохимического генератора, содержащий наружный корпус электрохимического генератора, имеющий по меньшей мере один отсек батареи топливных элементов в наружном корпусе электрохимического генератора для размещения предварительно собранной самонесущей сменной модульной батареи топливных элементов.

2. Электрохимический генератор по п. 1, в котором батарея топливных элементов содержит множество соединенных электрически топливных элементов, смонтированных на основании, причем каждый топливный элемент имеет воздушный электрод, топливный электрод и электролит, расположенный между двумя электродами, канал распределения окислителя, сообщенный с топливными элементами проточно с воздушными электродами топливных элементов, для перемещения окислителя к воздушным электродам, и канал распределения топлива, сообщенный с топливными элементами, с топливными электродами топливных элементов, для перемещения топлива к топливным электродам.

3. Электрохимический генератор по п. 2, в котором батарея топливных элементов дополнительно содержит камеру нагнетания топлива, сообщенную проточно с каналом распределения топлива, и впускной канал свежего топлива, сообщенный проточно с камерой нагнетания топлива.

4. Электрохимический генератор по п. 3, в котором батарея топливных элементов дополнительно содержит камеру нагнетания окислителя, сообщенную с каналом распределения окислителя, и впускной канал свежего окислителя, сообщенный с камерой нагнетания окислителя.

5. Электрохимический генератор по п. 4, в котором батарея топливных элементов дополнительно содержит установку риформинга топлива, смонтированную на указанном основании и сообщенную с впускным каналом свежего топлива и камерой нагнетания топлива.

6. Электрохимический генератор по п. 4, в котором электрохимический генератор дополнительно содержит установку риформинга топлива, расположенную в отсеке установки риформинга в корпусе электрохимического генератора снаружи отсека батареи топливных элементов и сообщенную проточно с впускным каналом свежего топлива и камерой нагнетания топлива.

7. Электрохимический генератор по п. 4, в котором батарея топливных элементов дополнительно содержит камеру сгорания, сообщенную проточно с топливными элементами для сжигания первой порции использованного топлива с использованным окислителем, выходящих из топливных элементов, выпускной канал, сообщенный с камерой сгорания, для перемещения сгоревшего газа, образованного в камере сгорания, наружу из электрохимического генератора, и рециркуляционный канал, сообщенный с топливными элементами и впускным каналом свежего топлива, для рециркуляции второй порции использованного топлива, выходящего из топливных элементов, в комбинации со свежеподанным топливом.

8. Электрохимический генератор по п. 4, в котором камера нагнетания окислителя смонтирована наверху корпуса батареи топливных элементов.

9. Электрохимический генератор по п. 4, в котором камера нагнетания топлива расположена во внутренней полости в основании и сообщена с впускным каналом свежего топлива и каналом распределения топлива.

10. Электрохимический генератор по п. 1, в котором контейнер электрохимического генератора имеет два или более отсеков батарей топливных элементов для размещения двух или более предварительно собранных самонесущих сменных модульных батарей топливных элементов.

11. Электрохимический генератор по п. 2, в котором топливными элементами являются плоские пластинчатые твердооксидные топливные элементы.

12. Электрохимический генератор по п. 2, в котором топливными элементами являются гофрированные монолитные твердооксидные топливные элементы.

13. Электрохимический генератор по п. 2, в котором топливными элементами являются удлиненные трубчатые твердооксидные топливные элементы.

14. Электрохимический генератор по п. 1, в котором основание батареи топливных элементов имеет внутреннюю полость с расположенной в ней камерой нагнетания, имеющей вход и выход.

15. Электрохимический генератор по п. 1, в котором основание включает средство для подъема и установки предварительно собранной самонесущей сменной модульной батареи топливных элементов в батарейном отсеке электрохимического генератора.

16. Электрохимический генератор по п. 1, в котором контейнер электрохимического генератора является сосудом под давлением для работы под давлением, превышающим атмосферное давление.

17. Электрохимический генератор по п. 2, в котором топливные элементы сгруппированы во множество пучков элементов, которые сгруппированы в колонны и ряды в батарее топливных элементов.

18. Электрохимический генератор по п. 2, в котором делительные плиты расположены между соседними колоннами пучков топливных элементов.

19. Электрохимический генератор на основе твердооксидных топливных элементов, содержащий контейнер электрохимического генератора на основе твердооксидных топливных элементов, содержащий корпус электрохимического генератора, имеющий по меньшей мере один отсек батареи твердооксидных топливных элементов в корпусе для размещения узла предварительно собранной самонесущей сменной модульной батареи топливных элементов, и узел предварительно собранной самонесущей сменной модульной батареи твердооксидных топливных элементов, расположенный в отсеке батареи твердооксидных топливных элементов, причем узел предварительно собранной самонесущей сменной модульной батареи твердооксидных топливных элементов содержит в основном плоское основание, имеющее полую внутреннюю полость, определяющую камеру нагнетания топлива, и верхнюю поверхность, содержащую вход камеры нагнетания топлива, сообщающийся с каналом подачи топливного газа и множеством выходов камеры нагнетания топлива, корпус батареи топливных элементов, установленный на основании и идущий вверх от сторон основания, определяя камеру, обычно замыкающую основание, множество топливных трубок-стояков, каждая из которых сообщается с отдельным выходом камеры нагнетания топлива, отходящим вверх от верхней поверхности основания, множество колонн и рядов плит риформинга батареи топливных элементов, причем каждая плита риформинга батареи топливных элементов смонтирована отдельно на верхней поверхности основания, проходит выше отдельной топливной трубки-стояка и содержит внутренний канал с катализатором риформинга, сообщенным с топливной трубкой-стояком, входящей в нее, множество рядов и колонн, соединенных электрически удлиненных трубчатых твердооксидных топливных элементов, причем каждый ряд содержит колонну твердооксидных топливных элементов, расположенную между соседними колоннами плит риформинга батареи топливных элементов, каждый твердооксидный топливный элемент отдельно смонтирован на верхней поверхности основания и отходит вверх от основания, а каждая трубка твердооксидного топливного элемента имеет внутренний воздушный электрод, сообщенный с каналом подачи газа-окислителя, наружный топливный электрод, сообщенный с плитой риформинга батареи, и твердооксидный электролит, расположенный между двумя электродами с образованием сэндвича.

20. Электрохимической генератор по п. 19, в котором батарея твердооксидных топливных элементов дополнительно содержит впускной канал свежего топлива, сообщенный со входом камеры нагнетания топлива.

21. Электрохимический генератор по п. 20, в котором батарея твердооксидных топливных элементов дополнительно содержит камеру нагнетания окислителя, смонтированную наверху корпуса батареи топливных элементов и включающую вход камеры нагнетания окислителя/ сообщенный с каналом подачи газа-окислителя, выход камеры нагнетания окислителя, сообщенный с воздушными электродами, и впускной канал свежего окислителя, сообщенный со входом камеры нагнетания окислителя.

22. Электрохимический генератор по п. 21, в котором батарея твердооксидных топливных элементов дополнительно содержит камеру сгорания, установленную под камерой нагнетания окислителя и сообщенную с топливными элементами для сжигания первой порции использованного топливного газа с использованным газом-окислителем, причем оба газа выходят из топливных элементов, выпускной канал, сообщенный с камерой сгорания для перемещения сгоревшего газа и выброса наружу из электрохимического генератора, и рециркуляционный канал, сообщенный с топливными элементами и впускным каналом свежего топлива для рециркуляции второй порции использованного топливного газа, выходящего из топливных элементов, обратно к топливным электродам топливных элементов вместе с свежим топливным газом.

23. Электрохимический генератор по п. 22, в котором батарея твердооксидных топливных элементов дополнительно содержит риформинг-установку топлива, смонтированную на основании и сообщенную со впуском свежего топлива и входом камеры нагнетания топлива.

24. Электрохимический генератор по п. 19, в котором корпус батареи топливных элементов является металлическим корпусом, облицованным теплоизоляцией.

25. Электрохимический генератор по п. 19, в котором каждый воздушный электрод выполнен в виде пористого слоя керамического материала из лантанманганита, легированного стронцием, каждый топливный электрод выполнен в виде пористого слоя металлокерамического материала из никель-диоксида циркония, а каждый твердооксидный электролит является газонепроницаемым слоем керамического материала из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия.

26. Электрохимический генератор по п. 25, в котором в качестве свежего топливного газа используется природный газ, а свежего газа-окислителя - воздух.