Водородно-кислородный электрохимический генератор

Водородно-кислородный электрохимический генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности работы генератора и улучшение его удельных характеристик . В генераторе в качестве блока управления продувочными клапанами используют последнюю по ходу реагента группу топливных элементов 4 и транзистор 13, лереход эмиттер-база которого включен в нелроводящем направлении электрически параллельно группе топливных элементов, а коллектор подключен к одному из выводов обмотки продувочного клапана Выбор количества п топливных элементов 8 последней по ходу водорода группе топливных элементов определяется из выражеяия п ь U 0,3 В, где U - напряжение от1 ф „ ТР крытия транзистора; 0,3 В - допустимое напряжение при переп олюсовке водородного электрода. Выбор количества п топливных элементов в последней по ходу кислорода группе топливных элементов определяется из выражения п & U : 0,1 В, где 0,1 В - допустимое перенапряжение при переполюсовке кислородного электрода, а элементы в rpi/nne соединены по реагенту параллельно. В таком генераторе продувка производится с минимальными потерями реагента, поскольку лри появлении сигнала на открытие продувочного клапана газовые камеры полностью за Ьолнены инертными примесями. 1 З.П.Ф-ЛЫ, 3 ил. frfwiHiHwifi tell j,ftc, .WJ, rt . . ff y «

СО103 СОВЕТСКИХ

СГ) ЦНЛЛНСТНС1ЕСКНХ РЕСПУБ 1ШК

ГОСУДА1 СТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО CCCP (ГОСПАТЕНТ CCCP}

ОЛНСАНЛЕ НЗОБРЕТЕБ Я:.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3917990/07 (22) 28.06.85 (46) 15.11.93 Б1ол. Ив 41-42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт источников тока

Ф (72) Лазарев СМ; Малашенко В.И„Станьков В,Х;

Трояновский В.В. (54) ВОДОРОДНО-КИСЛОРОДНЫИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике.

Цель изобретения — повышение наде>кности работы генератора и улучшение его удельных характеристик В генераторе в качестве блока управления лродувочными клапанами используют последнюю по ходу реагента группу топливных элементов 4 и транзистор 13, переход эмиттер-база которого включен в непроводящем направлении электрически параллельно группе топливных элементов, а кол(в) SU (и) 13О4683 А1 (Я) 5 БО1M8 О4 лектор подключен к одному из выводов обмотки продувочного клапана. Выбор количества и топ1 пивных элементов в последней по ходу водорода группе топливных элементов определяется из выражения и =- U 0,3 В, где 0 — напряжение от-! тр тр крытия транзистора; 0,3  — допустимое напряжение при переполюсовке водородного электрода. Выбор количества и топливных элементов в последней по

2 ходу кислорода группе топливных элементов определяется из выражения n U; 0,1 В, где 0,1 В—

2 тр допустимое перенапряжение при переполюсовке кислородного электрода, а элементы в группе соединены по реагенту параллельно. В таком генераторе продувка производится с минимальными потерями реагента, поскольку при появлении сигнала на открытие продувочного клапана газовые камеры полностью заполнены инертными примесями. 1 зл.ф-лы, 3 ил.

1 104683

5}:,.

1306pQTQHMQ OT)tOCMTCtT K XMf4t!HQCKt9f4 источникам тока, 3 именно к электрохM!4M«8ским генераторам (ЗХГ) ||а основа водородно-кислородных топливнь!х элементов (1З), п})эдь}азна !QHH!»!x для 7360ты 683 т)}1}с/1))кивания в течение длительного Бремеии с авт G м а т и " е с ê 14 ì у д а л е H è 8 14 и и е р ò 1! ы х п()имесей, накапливак)!Цихся Б !7pQUGcc8 работы В, Газовых ка 18p3x T i, Цель изобретения — Г!()выц}е!-}ие надежнОСти оаботы»у/!ут}!}!ение уд!8/!ьн!»1".,ЗлQKTj)МЧГ СКИХ X3PBKTGPI!CTM!< Зг»!

П}т)И p360TG П}р»8дЛВГBгзт40ГО ЗХ! Б p8" зультате изменения полярности наг!ряжеftt9.1 по< ледн!(»и Груг! I}bI 3, что п»7019сходи!

Г!pи эаГIОл!iении иf!еpтнъ|ми лриft98с!!Ми Га3oB0gF каь}Q!)b! l Q т»0 лтооот41/ цЯ pQBFQftioB

TP3Í3ÈCT0l) ОТКР}»}ВВ»ЕТСЯ» f!0 КОЛЛЕКТС|)НОй

|тQПИ Тет}8 Г ТОК KO Opblli ОТКрывае т}!)Оду

Вот}Н ЫЙ К/13/lан, ПОСКОЛЬ}<>/ ВВЛИ -lина ТОКВ ПO"

Т086P8HMБ ПpO!I»/!Bоч|lbtX 33ОKTp0!43F !M! HblX

;!!3f!31l0L! c0»cT3D/tI!QT ОкОлО l r4, TO Обмотка

Г}родувочного |<лапана /4ожет быть BK/1IO 18}i3 НЕ !OCPQÄÑTBQHHO Б КОГ!ЛБКТО})НУт}0 ЦЕПЬ

Т!)т»|»ЗИСТОРа, CXG/43 ПОДКЛ|ОЧ8НИЯ Оаэ!»! M эм ilTTQp3 т1}3!!зист0173 к ВыБОдам послецней па ходу реаге|па группь, ТЗ зависит оттипа используе .ог0 транзистора (п-р-.л) или (р-uf7) и l)M 3TO/4 кО/}г!ек! ОР тРанз}4с! ОРВ незавиСимо О! 8ГO ТИГ}3 Г}ОДКЛ}0»}8! l К ОД}!ОМУ Из

ВЫВОДОВ П|70Д»УБОЧ|IОГО Э/!ЕКТРОЛ}тзгг!ИТНОГО

КЛ|1 ПаН 3, /1!г)»„-. ГОЙ Бы ВОД КОТОРОГО ПОД!<Л}ОЧЕН к Выводу батареи, совладаюьцему с выводом пет7БОГ0 по ход»/т реаген! 3 ТЗ. }т тэг!ичествО ТЗ в последней по (оду.реагента груг!пе определяется, с одной стсц)оны, Величиной наи |э я ж 8 1 и я 0 6 р 3 T f t o t9 и О л я р н О с т 9, f! p N когорой откр},}ваетс}1 транзистор, и, с друГОй CTOPOÍÜt, BQ/lt9»! t}tOti ДОП»/СТ:.}МОГО ОТРИЦВТЕЛ ЬНО Го | I 3 ! PлжетlИB !7UРЕПОЛ»Ь СО Бэн НО !9

ГР»/П!ТЬ|, Пт)!9 КОТОт)ОЙ 8!Це t!Q П, )О|!СХОДИТ

Б ы д е л 8 !! и }1 и 17 0 т и Б О и О л 0 ж H o Г 0 Г 3 3 3» |! 3 э /1 !» Ki o 0/! и " е О 6 О -» и м 0 !-0»/ x» /t I I P f и я

ВО/!ЬТ-БЛтГ|ЕрНОй ХараКТерИСТИКИ, ls3;< Г10К3зали экспеОM!418!}тальные исследования, Be/i,fief на допустимс гO Отрицательного

На:7ря)Ф ОНИя ТЗ pM П Брег}0/}|ОСОГ)ке ВйдОP0, :1 НОГО эл (-I TPOJ13! (котоРВЯ Гl РОисход!}т пРи

ПОЛНОМ BBЛОЛН8!IИИ БОДОРОДг!От} КВМБОЫ

И!}БРТНЫЛ}И гlO!|МЕСЯМИ) НЕ !P ВВЬ|Щ!GT I4I9нут) О„В, а при лерг»полтосо!»Ке кис/ьородноГО ЭЛБКТ|)ОДВ (ПРОИСХОДИ! Г!Рти ЗЯГIОЛНБНИИ кислородной ка/-;еры !Инертными примеся1}и) flu и OP/;!„! B)3PT |»4!}н;т(09,В 100у03 „,к»т для открытия германиевых транзисторов необходимо «Bпряжение около минус 0,2В, то количестго 1 3 в группе по ходу водорода

p3в||0 1, а l!0 ходу кислорола павно 2 3 учетом разброса характеристик транэисто1г;

ЗО

Д/., 40

F15

50 ров и объемов кислородных ка 48р. Для того, 06v топливные элементы Б последней по ходу кислорода В группе заполнялись рав| омарно инертными примесями и равномерно переполюсовывались, элементы В этой группе соединены по кислороду паралЛЕЛЬ -10.

На фиг, 1 представлена электрическая схема предлагаемого ЗХГ при использовании тр-!íçèñòîðîB и-р-и; на фиг. 2 — то же с транзистором р-п-р, Н3 фиг, 3 — контур реагсч|тов в предлагаемом ЗХГ.

Предлагаемое ЗХГ состоит из батареи

1, в которой топливные элементы 2 соединеНЫ Г!О РЕагеНТУ ПОСЛБДОББТЕЛЬНО С ПОМОЩЪ|0 трубопроводов 3. В после,цней по ходу реагента в группе ТЗ 4 элементы соединены по реагенту параллельно. Если реагентом является водород, то группа состоит из одного

ТЗ, Осли реаГGHTQ!4 1!Вляется к!4слород, То группа состоит из двух или трех ТЗ (}-I3 схеме группа содержит три ГЭ), Реагент входит В батарею 1 из системы подачи реагента 5 (на схеме изображен регулятор давления), На выходе из батареи установлр!! продувочный электромагнитный клапан 6(для периодического удаления инертных примесей. К выводам 7 и 8 батареи 1 подкл|очена Внешняя нагрузка 9. Обмотка 10 продувочного электромагнитного клапана 6 лодсоединена проводами 1 1 и 12 соответственно к выходу 7 батареи 1 (на схеме к положительнол9у BblBo ду) и к }<ог!/!ектору т()а}}эистора 13. В слу438

8c/! t! Tp3H3McTop 0-р-t7 TMFt3 (cM. фиг. 1), Qf0 эмиттср поДключен прОБОЦОм 14 к пОлОжительному Выводу группы ТЭ 4, а база провоДом 15-к отрицательному Bb!Booby 0 батареи

1. В случае, если транзистор р-и-р — типа (с14. фк!, 2), его змиттер и база подкл!очены проВОДВ» 9!i 1 4 19 1 5 соответс гве| 1 но K Отрицательному Выводу 8 батареи 1 и к положительному выводу группы ТЗ 4. При

||еобходимости удаления инертных примесей по обоим p83ret tT3!4 целесообразно использовать встречну|0 подачу реагентов, т.е. В этом случае водород подается по батарее слева направо, а кислороц — справа налево, при этом положительный Вывод последней группы 3 по кислороду совпадает с лоло)кительным Вводо}4 батареи, а

0»рицательный вывод посг.едней группы ТЗ ло:-,одароду совпадает с Отрицательным выводом батареи, Предлагаемый ЗХГ работ-ет следу|0-!

Цим образом. При замыкaHMM электричеcKой цепи на Внешн}о!о нагрузку 9 по всем топливным алеман}ам 2 батареи 1 течет ток, пропорциональный величиHQ которого в Т3.;,oTðt»6/)f1f0Tcq реагенты, постуг!3|о!цие в баv304683

10

Формула изобретения

1. ВОДОРОДНО-КИСЛОРОДНЫЙ

ЗЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий батарею топливных элементов, соединенных последовательно электрически и по реагентам, системы подачи реагентов в батарею, продувочные электромагнитные клапаны, обмотки которых подсоединены к выводам батареи через блок управления продувочными клапанами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и улучшения удельных электрических характеристик, в качестве блока управления тарею через систему подачи реагентов 5.

При этом инертные примеси, содержащиеся в реагентах, на реакцию не потребляются, а потоком реагента переносятся в последнюю по ходу реагента группу ТЭ 4.

Поскольку ТЭ в группе соединены по реагенту параллельно, а электрически последовательно (величина тока в каждом ТЭ одинаковая), то в элементах группы равномерно увеличивается содержание инертных примесей, и напряжение на группе ТЭ снижается до нулевого значения, а затем происходит изменение полярности последней группы ТЭ 4. При достижении величины напряжения группы ТЭ, равной около минус

0,2В, транзистор 13 открывается и подключает обмотку 10 продувочного электромагнитного клапана 6 к выводам батареи. В результате по проводам 11, 12 и 14 течет ток потребления продувочного клапана 6, клапан 6 открывается, и происходит удаление инертных примесей. После удаления инертных примесей напряжение последней группы увеличивается, полярность группы ТЭ 4 восстанавливается, транзистор 13 запирается, в результате электрическая цепь обмотки 10 обеспечивается и продувачный клапан 6 закрывается, Интервалы времени между продувками (частота прадувок) зависят от чистоты подаваемых в батарею реагентов и величины тока нагрузки и устанавливаются автоматически. Отвод теплоты, выделяющейся в ТЭ в результате реакции, и образующейся воды может быть осуществлен любым известным способом.

Например,, в необслуживаемых ЭХГ специальные сйстемы для отвода теплоты и удаления воды отсутствуют. Теплота рассеивается в окружающей среде, а вода накапливается в электролитных камерах Т3 или специальных емкостях.

Предложение позволяе" по сравнению с прототипом повысить надежность работы

ЭХГ и улучшить его удельные электрические характеристики. Повышение надежности работы достигается за счет существенного снижения количества элементов устройства управления продугочным электромагнитным клапаном. Надежность работы предлагаемого устройства фактически сводится к надежности работы транзистора, Кроме того, повышение надежности работы предлагаемого устройства связано с тем, что получаемый электрический сигнал не зависит от изменения условий окружающей среды.

Предлагаемое устройство не потребляет электрической энергии при закрытом продувочном клапане, в результате энергозатраты на собственные нужды снижаются до мичимума. Это позволяет улучшить удельную энергию ЭХГ до 5 . Кроме тога, существенно снижаются массы и объем устройства управления продувочным клапаном в предлагаемом ЭХГ, отпадает необходимость в пульте управления. Предлагаемое устройство позволяет проводить продувку с минимальными потерями чистого реагента, поскольку в момент появления сигнала на открытие продувочного клапана газовые камеры ТЭ полностью заполнены инертными примесями, что также приводит к повышению коэффициента использования реагентов и дополнительному улучшению удельных электрических характеристик, Предлагаемое устройство не требует какого-либо вмешательства оператора в процессе эксплуатации ЭХГ. (56) Патент США N- 3697325, кл, 136 — 86, 1972.

Патент США М 3580741, кл, 136-86, 1971. продувочными кл "ïàíàìè используют последнюю по ходу реагента группу топливных элементов и транзистор, переход эмиттер - база которых включен в непроводящем направлении электрически параллельно группе топливных элементов, а коллектор подключен к одному из выводов обмотки продувочного клапана, причем выбор количества п1 топливных элементов в последней по ходу водорода группе топливных элементов определяется из выражения п «0, 0,3В, где Ь,„- напряжение открытия транзистора; О,ЗВ - допустимое напряжение при переполюсовке водородного электрода, выбор количества и топ1304683

/) pp-j;

@г с„ю Д

Соста вител ь

Техред М,Моргентал

Карре.::: ор А.мотыль

Редактор

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская нао., 4!5

Заказ 3242

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Yжгород, ул.Гагарина, 10 i ливных элементов в погледней по ходу кислорода группе топливных элементов определяется из выражения и. «О,„: 0,1В, P где 0,1Б - допустимое перенапряжение при перепал осовке кислородного электрода, а элементы в группе соединены по реагенту параллельно.

2. Генератор по и 1, отличающийся тем, что взят германиевый транзистор, количестпо элементов в последней по ходу водорода группе элементов равно одному, а в последней по ходу кислорода группе топливных элементов их число равно 2 - 3.