Энергетическая установка

Авторы патента:

H01M8/06 - комбинации топливных элементов с устройствами для образования реагирующих веществ или для обработки остатков отработанных реагирующих веществ (регенеративные топливные элементы H01M 8/18; изготовление реагирующих веществ как таковое см. в разделах B или C)

Владельцы патента RU 2621300:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к воздухонезависимым энергоустановкам и может быть использовано для подводных транспортных средств и для других устройств при отсутствии наружного воздуха. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение удельной энергии энергоустановки за счет использования в качестве источника окислителя перекиси водорода, а источника водорода боргидрида натрия, причем вода, образующаяся при разложении перекиси водорода, используется для разложения боргидрида натрия, и повышение надежности работы установки за счет сокращения числа узлов. Для достижения указанного результата предложена энергетическая установка, содержащая электрохимический генератор с магистралями питания кислородом и водородом, емкостями хранения топлива и окислителя и регулируемыми насосами подачи жидкостей, при этом в нее включены сепаратор кислорода, соединенный с ним реактор разложения перекиси водорода и емкость хранения катализатора, причем вход реактора разложения перекиси водорода соединен с емкостью хранения перекиси водорода через регулируемый насос, а емкость с катализатором соединена с магистралью подачи воды через регулируемый насос. 1 ил.

Область техники

Уровень техники

Известны воздухонезависимые энергоустановки с запасенными водородом и кислородом в сжатом или криогенном виде (например, патент РФ №2417487). Недостатком таких энергоустановок является то, что масса реагентов составляет малую долю от массы хранилища, что значительно уменьшает удельную энергию установки.

Известна энергоустановка (патент РФ №2284078), в которой источником водорода служат аноды вспомогательного источника тока при взаимодействии с водой. Недостатками такого технического решения являются, с одной стороны, хранение окислителя в виде кислорода с недостатком предыдущего аналога, а с другой стороны, низкая надежность установки в целом из-за зависимости работы основного источника тока от работы вспомогательного.

В патенте РФ №2230401 (опубл. 10.06.2004 бюллетень «Изобретения. Полезные модели» №), принятым за прототип, окислитель хранится в виде кислорода, а источником водорода служит алюминий, выделяющий водород при взаимодействии со щелочным раствором. Недостатками этого технического решения являются ограниченная удельная энергия установки из-за использования кислорода и алюминия, необходимость иметь дополнительный запас щелочи, а также сложная схема приготовления раствора щелочи и подачи в емкость с алюминием, что снижает надежность установки.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение удельной энергии энергоустановки за счет использования в качестве источника окислителя перекиси водорода, а источника водорода боргидрида натрия, причем вода, образующаяся при разложении перекиси водорода, используется для разложения боргидрида натрия, и повышение надежности работы установки за счет сокращения числа узлов энергоустановки.

Технический результат достигается тем, что предложена энергетическая установка, содержащая электрохимический генератор с магистралями питания кислородом и водородом, емкостями хранения топлива и окислителя и регулируемыми насосами подачи жидкостей, при этом в нее включены сепаратор кислорода, соединенный с ним реактор разложения перекиси водорода и емкость хранения катализатора, причем вход реактора разложения перекиси водорода соединен с емкостью хранения перекиси водорода через регулируемый насос, а емкость с катализатором соединена с магистралью подачи воды через регулируемый насос.

Краткое описание графических материалов

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежом, где показано следующее.

На фигуре приведена схема заявленной энергетической установки, где:

1 - электрохимический генератор (ЭХГ),

2 - емкость хранения перекиси водорода,

3 - реактор разложения перекиси водорода,

4 - сепаратор кислорода,

5 - емкость хранения катализатора,

6 - емкость хранения боргидрида натрия,

7 - регулируемый насос,

8 - магистраль питания кислородом ЭХГ,

9 - магистраль питания водородом ЭХГ,

10 - магистраль подачи воды.

Осуществление изобретения

Энергетическая установка содержит электрохимический генератор 1 с магистралями питания кислородом 8 и водородом 9, емкостями хранения топлива боргидрида натрия 6 и окислителя перекиси водорода 2 и регулируемыми насосами подачи жидкостей 7, причем установка дополнитель содержит сепаратор кислорода 4, соединенный с ним реактор разложения перекиси водорода 3 и емкость хранения катализатора 5, вход реактора разложения перекиси водорода 3 соединен с емкостью хранения перекиси водорода 2 через регулируемый насос 7, а емкость с катализатором 5 соединена с магистралью подачи воды 10 через регулируемый насос 7.

Заявленная энергетическая установка работает следующим образом. Перекись водорода насосом 7 подается в реактор разложения 3, где разлагается с выделением кислорода и воды, которые разделяются при поступлении в сепаратор 4. Из сепаратора 4 кислород поступает по магистрали 8 в ЭХГ 1, а вода насосом 7 подается в магистраль 10, в которой к ней подмешивается с помощью насоса 7 катализатор из емкости 5. Далее эта смесь подается в емкость с боргидридом натрия 6, где происходит разложение боргидрида с образованием водорода, который подается в ЭХГ 1 по магистрали 9.

Содержание водорода в боргидриде натрия с учетом водорода, получаемого из воды, взаимодействующей с боргидридом, составляет около 23%, а содержание кислорода в перекиси водорода составляет около 47%, таким образом, суммарное содержание водорода и кислорода в окислителе и топливе составляет около 42%. Поскольку перекись водорода и боргидрид натрия не требуют особых условий для хранения, то вес емкостей для них невелик и не влияет существенно на удельную энергию энергоустановки. Масса катализатора для разложения боргидрида составляет несколько процентов от массы боргидрида и также мало влияет на удельную энергию.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении достигается заявленный технический результат по повышению удельной энергии и надежности работы за счет сокращения числа узлов энергоустановки.

Энергетическая установка, содержащая электрохимический генератор с магистралями питания кислородом и водородом, емкостями хранения топлива и окислителя и регулируемыми насосами подачи жидкостей, отличающаяся тем, что в нее включены сепаратор кислорода, соединенный с ним реактор разложения перекиси водорода и емкость хранения катализатора, причем вход реактора разложения перекиси водорода соединен с емкостью хранения перекиси водорода через регулируемый насос, а емкость с катализатором соединена с магистралью подачи воды через регулируемый насос.

Изобретение относится к водородным источникам электроэнергии. Технический результат – повышение безопасности хранения водорода.

Катализатор разложения углеводородов и батарея топливных элементов // 2602064

Изобретение относится к катализатору для разложения углеводородов, способу его получения и к батарее топливных элементов. Катализатор содержит соединение, содержащее по меньшей мере никель и алюминий, и металлический никель, имеющий диаметр частиц от 1 до 25 нм, в котором энергии связи между металлическим никелем и соединением, содержащим по меньшей мере никель и алюминий, в катализаторе составляют от 874,5 до 871,5 эВ (Ni 2p1/2), от 857 до 853 эВ (Ni 2p3/2) и от 73,5 до 70 эВ (Al 2p), и энергия активации катализатора составляет от 4×104 до 5×104 Дж/моль.

Высокоэффективная система преобразования и рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента // 2601873

Изобретение обносится к области электротехники, а именно к системе комбинированного цикла на основе твердооксидных топливных элементов. Топливный элемент комбинированного цикла включает топливный элемент, такой как твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ), включающий анод, который вырабатывает отходящий газ, риформинг углеводородного топлива, который обеспечивает смешивание углеводородного топлива с отходящим газом топливного элемента ниже по потоку от топливного элемента и частичное или полное преобразование углеводородного топлива в водород (H2) и монооксид углерода (СО), при этом канал для топлива обеспечивает отведение первой части подвергнутого риформингу топлива на вход анода топливного элемента.

Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов // 2597412

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.

Энергоустановка с электрохимическим генератором на основе водородно-кислородных топливных элементов // 2594895

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано для получения электрической энергии как в стационарных установках, так и на транспорте, а также при производстве и эксплуатации энергоустановок.

Способ производства жидкого водорода и электроэнергии // 2591985

Настоящее изобретение относится к способу производства жидкого водорода и электроэнергии. Способ производства водорода и/или электроэнергии включает создание системы, подходящей для производства водорода и/или электроэнергии, содержащей, по меньшей мере, устройство реформинга, приспособленное для приема сырьевого природного газа и реформинга природного газа с получением водородсодержащего газа; устройство для производства электроэнергии, приспособленное для приема, по меньшей мере, части водорода, содержащегося в водородсодержащем газе, и осуществления реформинга водорода для производства электроэнергии; и устройство для сжижения водорода, приспособленное для приема части водорода, содержащегося в водородсодержащем газе, и для сжижения водорода с получением жидкого водорода, при этом во время работы в устройство для сжижения водорода подают по меньшей мере часть электроэнергии, произведенной в устройстве для выработки электроэнергии, и во время работы из системы отводят жидкий водород и/или электроэнергию; при этом в течение первого периода природный газ направляют в устройство реформинга газа, и система работает для отвода жидкого водорода; и в течение второго периода природный газ направляют в устройство реформинга газа, и система работает для отвода электроэнергии.

Система рециркуляции для повышения производительности топливного элемента с улавливанием со2 // 2589884

Заявленное изобретение относится к системе и способу повышения общей производительности топливного элемента, преимущественно твердооксидного топливного элемента, при одновременном отделении почти чистого потока СО2 для изоляции или использования при выработке электроэнергии для дополнительного увеличения общей эффективности процесса.

Аппаратура и способ для эксплуатации топливных элементов в холодных средах // 2570568

Изобретение относится к аппаратуре и способам управления производством воды и тепла, производимым топливным элементом в холодных средах. Аппаратура может включать трубу, соединенную с выпускным отверстием отсоса топливного элемента или блока топливных элементов для сбора воды, и может вести в камеру.

Газогенератор для конверсии топлива в обедненный кислородом газ и/или обогащенный водородом газ, его применение и способ конверсии топлива в обедненный кислородом газ и/или обогащенный водородом газ (его варианты) // 2539561

Настоящее изобретение относится к газогенератору для конверсии топлива в обедненный кислородом газ и/или обогащенный водородом газ, который может быть использован в любом процессе, требующем обедненного кислородом газа и/или обогащенного водородом газа, предпочтительно, используют его для генерирования защитного газа или восстановительного газа для запуска, выключения или аварийного отключения твердооксидного топливного элемента (SOFC) или твердооксидного элемента электролиза (SOEC).

Способ получения электроэнергии из водорода с использованием топливных элементов и система энергопитания для его реализации // 2523023

Изобретение относится к энергоустановкам c твердополимерными топливными элементами (ТЭ), в которых получают электроэнергию за счет электрохимической реакции газообразного водорода с двуокисью углерода, и электрохимической реакции окиси углерода с кислородом воздуха.

Проточная батарея и регенерационная система с улучшенной безопасностью // 2624628

Изобретение относится к электрохимическим системам аккумулирования и генерирования энергии, в частности к проточной батарее с разрядной системой, системой регенерации и составу окислительной жидкости. Технический результат применения разрядной системы, системы регенерации и состава окислительной жидкости заключается в достижении высокой плотности энергии, повышении энергетической эффективности и мощности электрохимической проточной батареи при низких затратах на ее производство и эксплуатацию. Указанный технический результат достигается в разрядной системе, включающей в себя, по меньшей мере, одну форму окислительного флюида с водным многоэлектронным окислителем, по меньшей мере, одну форму восстановительного флюида, разрядную единицу со стэком, состоящим из множества электролитических ячеек, каждая из которых включает сборку электролит-электрод, и реактор подкисления. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 41 ил., 22 пр., 5 табл.

Электрохимический способ и система для получения глюкозы // 2641646

Изобретение относится к электрохимическому способу получения глюкозы и системе для его осуществления, которые могут быть применены в химической промышленности. Предложенный способ включает реагирование воды и растворенного в ней газообразного диоксида углерода в присутствии источника электромагнитной энергии и меланина, удерживаемого на подложке, так что получается глюкоза. Предложенная система для осуществления указанного способа включает реакционную ячейку и источник электромагнитной энергии, причем в ячейке содержится меланин на подложке, удерживающей его. Предложен новый эффективный способ получения глюкозы и система для его осуществления. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.