Метод за производство на електроенергия се използва водород горивни клетки и система

Изобретението се отнася до електрически инсталации в твърд полимер горивна клетка (FC), които получават електроенергия от електрохимична реакция на водороден газ с въглероден диоксид и електрохимически реакции на въглероден монооксид с кислород от въздуха. Се предлага като система захранване за получаване на електрическа енергия от водород използването на батерията на твърди полимер горивни клетки, която е снабдена с регенеративен въздух топлообменник и регенеративен топлообменник топлината на въглероден окис и охлаждане на въглероден двуокис, чийто изход е свързан чрез тръбопровод, монтиран с възвратен вентил, с цилиндър с въглероден диоксид, чрез което въглероден диоксид фураж клапан, свързан към окислителя входящия за доставка до батерията на твърди полимер горивни клетки. Повишената ефективност в системата за производство на електроенергия, на технически резултат на претендираното изобретение 2N. 1 и ZP е LY-1-ил.

Данните за България патент 2523023

Изобретението се отнася до електрически инсталации, в които електрическа енергия, произведена от електрохимичните реакции, проявяващи се в електрохимични батерии използване твърди полимерни елементи, и могат да бъдат използвани в националната икономика, а именно енергия за производство, разпределение, натрупване на електрическа енергия и експлоатация на този тип електроцентрали.

Метод за производство на електрическа енергия в батериите основава на електрохимически горивни клетки с твърд електролит оксид, което гориво е въглероден окис (СО), и окисляващ агент - въздух кислород. В електрохимичен процес произвежда въглероден диоксид (СО2), който се изпуска в атмосферата (вж. V.Sh.Palanker "студено горене", издателство "Наука", София, 1972 гр. Стр.105, 106), което води до силно замърсяване среда и изисква рециклиране СО2.

Този метод отнема изключително много време и неефективно, свързани с замърсяването на околната среда.

В съвременните горивни клетки, които са част от електрохимична батерия, захранва се дължи на реакцията 2Н2 + O 2 = 2Н2 О, при които има повишен Pozharovzryvoopasnost свързани с вероятността за възникване на експлозивна смес от кислородни съединения с водород в горивната клетка и висока стойност, свързан с необходимостта да се използва голямо количество платина катализатор. В допълнение, на ефективността на тези батерии е доста ниска. Това се дължи на факта, че клетъчната част водород кислород изисква химическата енергия се освобождава топлина. Затова максималната теоретична ефективност (перфектна ефективност), равен на 0,83. Действителната ефективност поради омичните загуби и кинетичната винаги по-малка от тази стойност. Текущи водород кислород горивни клетки обикновено работят при напрежение от 0.75-1.0 V, така че техните диапазони ефективност от 0.5 до 0.65 (V.Sh.Palanker "студено горене", издателство "Наука", София 1972 str.56-58) г.

При прилагането на известния метод и устройство го изпълнява може да възникне ситуация pozharovzryvoopasnosti свързани с вероятността за образуване на експлозивна смес от водород и кислород.

Задачата на изобретението е да се повиши ефективността на работа на системи за захранване с помощта на горивни клетки, като се гарантира екологична безопасност по време на работа на системата чрез увеличаване на ефективността на производството на електроенергия.

Техническият резултат е:

- подобряване на ефективността на твърд полимер и твърди оксид горивни клетки;

по-добра безопасност на околната среда (pozharovzryvoopasnosti изключение ситуация) Работна електроенергийната система получаване на електрическа енергия от водород с помощта на горивни клетки;

- намаляване на теглото и размера характеристики.

В допълнение, твърд полимер и твърд оксид горивни клетки в рамките на всяка батерия са свързани заедно в сериен електрическа верига по такъв начин, че общото напрежение на батерията с полимер горивните клетки твърди и общото напрежение на твърд оксид горивни клетки са същите преЗЬарително стойност, и батерията студен край твърд полимер и твърди оксид горивни клетки са свързани помежду си паралелно, предоставяща един функционален блок захранва за един потребител.

Изобретението се състои в следното. В предложения метод, химическата енергия на гориво - водород се превръща директно в електрическа енергия не чрез свързване с кислород (както е в предшестващото състояние на техниката), но поради водород съединението с кислород, който е част от молекула на въглероден диоксид. Газова смес от въглероден двуокис и водород е не-експлозивна смес от газове се елиминира от химическа реакция на водород със съединение с кислородни молекули. Съгласно изобретението, молекула на водород се разлага на две протони 2Н + и само след получаване на електроенергия чрез електрохимична реакция на съединение с водородни протони с кислород включени в въглероден двуокис (СО2) за въглероден окис - СО и вода - Н2 О и след това получава допълнителна електроенергия чрез електрохимична реакция на съединение, формирано от въглероден оксид - СО и кислород, за да се образува въглероден двуокис (СО2), при което полученият въглероден двуокис (СО2) се комбинира с водород до ARR mations СО и вода.

По този начин, за разлика от конвенционалния метод за производство на електроенергия чрез реакцията 2Н2 + O2 = 2Н2 О, в които има повишен Pozharovzryvoopasnost свързани с вероятността за възникване на експлозивна смес от кислородни съединения с водород, и високите разходи, свързани с необходимостта да се използва като платинов катализатор, в предложения метод, първо, водородът електрохимично се комбинира с въглероден диоксид - CO2 за получаване на вода, които могат да бъдат освободени в околната среда по принцип и въглероден оксид (СО 2 + Н2 = СО + Н2 О) PR теоретичен напрежение на горивния елемент Ее = 0.12 V, с теоретична ефективност (перфектна ефективност) е

Кратко описание на чертежите.

1 е схематична диаграма на системата, предложен мощност получаване на електрическа енергия от водород при използване на горивни клетки, които са посочени:

1 - батерия твърд полимер горивни клетки (BTPTE);

2 - газ кухина BTPTE анод;

3 - анод BTPTE батерия;

4 - електролит BTPTE;

5 - BTPTE камера катод газ;

7 - оксидант входящия фитинг BTPTE;

8 - контейнер с въглероден диоксид;

38 - течност кухина-кондензатора топлообменник;

39 - сензор за нивото на течността;

вентил вода - 40;

41 - охлаждаща тръба вода;

42 - охлаждане водна помпа;

43 - охлаждаща вода топлообменник;

44 - студена завършва BTPTE;

45 - студена завършва BTOTE.

електрозахранващата система работи по следния начин.

Следните операции са едновременно проведени: включват доставка на водород от фураж възел гориво 13 и водород се подава през отвора 12 в BTPTE 1, газът от анод кухина BTPTE 2, където водородните контактите анода 3 и електролита 4, където молекулата на водород в контакт с катализатор включени в електролита се разделя на два протона 2Н +. Включва клапан 11 и чрез въглероден двуокис BTPTE 7 окислител входящия фитинг от цилиндър на въглероден диоксид 8 влиза в газ пространство на катод BTPTE 5, включване на катода 6 във въглероден окис и пара в съответствие с реакция (СО2 + 2Н + + 2е = СО + Н2 О) до получаване на топлина. Започва помпа за охлаждане на вода 42. Реакционните продукти, идващи от гърлото 14, влиза в газовата камера 37 на топлообменник охладител 36, където водата се доставя в същото време, се охлажда до температура на околната среда от водната помпа 42 изпомпва през охлаждаща вода топлообменник 43. В резултат на това, това се охлажда на реакционните продукти, излизащи от BTPTE 1, т.е. кондензацията на водна пара и въглероден окис охлаждане до стайна температура. Въглероден моноксид чрез работа на вентилатора 34, влиза в регенеративен топлообменник за охлаждане на въглероден окис и въглероден двуокис 33, където се нагрява до температура 600-800 ° С чрез възстановяване на топлина, охлаждане на въглероден диоксид до 60-80 ° С, издаване от дюза BTOTE 31. въглероден оксид се доставя от регенеративен топлообменник 33 в канал газ 30 BTOTE анода, където контактите анодните 29. високата температура в BTOTE 23 се създава от факта, че през втулката 24 в камерата за катод газ 26 влиза BTOTE въздух префикс лен загрява до 600-800 ° С в температура на въздуха последващо изгаряне 17. Air нагряване се осъществява с това, че въведената от устройството за подаване на въздух 16 въздух е свързан с водород, доставен от горивото доставяне единица в BTPTE 13 през отворен вентил 15, формиращ газовата смес с температура 600-800 ° с на въздух последващо изгаряне 17.

Студената крайните горивни клетки твърд полимер 44 и студена крайни оксид горивни клетки твърди 45 са автономни ток водеща която им позволява да бъдат използвани като самостоятелни източници на ток.

Изобретението позволява използването на система за захранване за автономни потребители на електроенергия и за един потребител. Към този студен краища на две батерии са свързани в серия, така че напрежението на батерията с твърд полимер горивната клетка и напрежението на твърд оксид горивни клетки са същите преЗЬарително стойност, и батерията на твърд полимер и твърди оксид горивни клетки са свързани паралелно, като осигури еднакво функционална единица получаване на електрическа енергия на един потребител.

По този начин, един пожар и експлозия безопасност, работа на електроенергийната система опазването на околната среда, надеждност и лекота на обслужване.

ПРЕТЕНЦИИ

3. Системата за захранване съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че твърдият полимер и твърди оксид горивни клетки в рамките на всяка батерия са свързани заедно в сериен електрическа верига по такъв начин, че общото напрежение на батерията с твърд полимер горивни клетки и общата напрежение на горивни клетки твърд оксид са едно и Освен зададен предварително стойност, и твърди полимерни батерии студени краища и горивни клетки твърд оксид са свързани помежду си паралелно, предлагайки една функция налното звено получаване на електрическа енергия на един потребител.