Конструктивные комбинации электрохимических генераторов различных типов – H01M 16/00

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологическому термогенераторному оборудованию, и предназначено для питания постоянным электрическим током комплекса радиоэлектронной аппаратуры и средств автоматики и телемеханики газопроводов в непрерывном режиме функционирования. Термоэлектрический блок питания содержит расположенные в контейнере термоэлектрические генераторы, которые состоят из установленных в корпусе термоэлектрических батарей, соединенных с воздушными радиаторами и через теплоприемник с горелочным устройством, а также блок стабилизации напряжения, блок управления и систему термостатирования. В устройство введены дизель-генератор с системой автоматического запуска и аккумуляторные батареи, подключенные через зарядное устройство к термоэлектрическим генераторам. Блок управления выполнен на базе контроллера, соединенного с блоком стабилизации напряжения, зарядным устройством и дизель-генератором. Система термостатирования содержит термочувствительные элементы с заслонками, датчик температуры, а также устройства принудительного перемещения воздуха в контейнере. Обеспечение бесперебойной работы устройства и надежности в условиях низких температур является техническим результатом изобретения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области автономных систем энергопитания (АСЭП) отдельных объектов, удаленных от линии электропередачи, а именно к АСЭП, включающим возобновляемые источники энергии в качестве внешнего источника электроэнергии, электрохимический генератор (ЭХГ), электролизер и баллоны для хранения реагентов (водорода и кислорода). Согласно изобретению автономная система энергопитания содержит внешний источник электроэнергии, подключенный шинами питания к потребителю электроэнергии, электрохимический генератор на основе топливных элементов, электролизер, водородный и кислородный баллоны, соединенные посредством трубопроводов и клапанов с соответствующими газовыми полостями топливных элементов электрохимического генератора и электролизера и снабженные датчиками верхнего и нижнего предельно допустимых значений давлений, теплообменник, емкость теплоносителя, циркуляционный насос, при этом топливные элементы электрохимического генератора и электролизер имеют общий контур циркуляции теплоносителя, в нее введены: регулятор расхода теплоносителя, вход которого соединен с выходом циркуляционного насоса, а один выход соединен с входом теплоносителя в электролизер, другой - с входом теплоносителя в электрохимический генератор, электронный преобразователь, обеспечивающий прием питания потребителем электроэнергии от электрохимического генератора, электронный преобразователь, обеспечивающий прием питания электролизером, контур съема тепла с дополнительным циркуляционным насосом, смеситель, один вход которого соединен с общим контуром циркуляции, а другой - с контуром съема тепла, а выход смесителя соединен с входом в емкость теплоносителя, а также введен насос подачи воды в электролизер из емкости теплоносителя, при этом на трубопроводе, соединяющем выход смесителя с входом емкости теплоносителя, установлен датчик температуры, соединенный с дополнительным циркуляционным насосом, а теплообменник установлен в контуре съема тепла, причем электрохимический генератор и электролизер подсоединены к шинам питания через соответствующие им электронные преобразователи. Способ эксплуатации автономной системы энергопитания включает периодическое потребление электроэнергии от внешнего источника для разложения воды на кислород и водород в электролизере и выделение электроэнергии в результате химической реакции кислорода и водорода в электрохимическом генераторе, при этом в период потребления электроэнергии, получаемой от внешнего источника, для разложения воды на кислород и водород в электролизере используют также и часть электроэнергии от мощности электрохимического генератора, а при выделении электроэнергии в результате химической реакции кислорода и водорода в электрохимическом генераторе часть этой выделяемой электроэнергии используют для разложения воды на кислород и водород в электролизере. Кроме того, в период потребления электроэнергии, получаемой от внешнего источника, для разложения воды на кислород и водород в электролизере используют также и от 2% до 10% мощности электрохимического генератора, а при выделении электроэнергии в результате химической реакции кислорода и водорода в электрохимическом генераторе часть этой выделяемой энергии от 2% до 10% мощности электролизера используют для разложения воды на кислород и водород. Техническим результатом является снижение энергозатрат и повышение быстродействия АСЭП на переходных режимах, а также повышение ресурса и надежности эксплуатации АСЭП. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к энергоустановкам (ЭУ) с электрохимическим генератором (ЭХГ). Технический результат заключается в повышении надежности, улучшении энергетических характеристик и ресурса работы ЭУ. Согласно изобретению ЭУ содержит ЭХГ, преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам ЭХГ, а выходы предназначены для подключения нагрузки, систему управления (СУ) ЭХГ и ПН, при этом к выводам ЭХГ подключен блок диагностики (БД), включающий подключенные к выводам ЭХГ датчик напряжения (ДН) и цепь из последовательно соединенных управляемого ключевого элемента (КЭ) и датчика тока (ДТ), и блок управления КЭ, входы которого соединены с выходами ДТ и ДН, а выходы соединены соответственно с управляющим входом КЭ и входом включения/отключения ПН. Способ управления ЭУ заключается в том, что напряжение ЭХГ преобразуют в напряжение заданной формы и уровня с помощью ПН, причем управление режимами работы ЭХГ и ПН обеспечивают при помощи СУ, при этом периодически на заданное время ПН отключают от ЭХГ, выводы ЭХГ замыкают и размыкают, при замкнутых выводах ЭХГ измеряют ток короткого замыкания (ТКЗ), а при разомкнутых измеряют напряжение разомкнутой цепи (НРЦ), сравнивают с заданным значением, в том случае, если ТКЗ и/или НРЦ ниже заданного уровня, осуществляют периодическое замыкание и размыкание выводов ЭХГ с заданной частотой и скважностью до тех пор, пока ток или напряжение достигнут заданного уровня, после чего подключают ПН к выводам ЭХГ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, более конкретно к устройствам для преобразования химической энергии в электрическую в топливных элементах, и может найти применение при создании автономных источников питания, в том числе для аппаратуры приема и обработки информации. Согласно изобретению автономный источник питания на топливных элементах содержит генератор водорода, включающий сменные картриджи для взаимодействующих реагентов, редукционный и предохранительный клапаны для регулирования давления анодного газа в топливной камере, блок преобразования выходного напряжения и блок управления клапанами, причем выход генератора водорода соединен через редукционный клапан с входом топливной камеры, выход которой соединен с атмосферой через предохранительный клапан, токовые выводы мембранно-электродных сборок соединены с входом блока преобразования выходного напряжения, первый выход которого соединен через указанный блок управления с управляющими входами редукционного и предохранительного клапанов, а второй выход блока преобразования выполнен с возможностью подключения к потребителю. Техническим результатом является создание простого, компактного и эффективного автономного источника питания на топливных элементах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система энергоснабжения, использующая в качестве источника солнечную энергию, включает в себя батарею солнечных элементов, устройство для подачи электролита, устройство для рециркуляции электролита, устройство для рециркуляции водорода, топливный элемент, нагревательное устройство и устройство для контролирования энергии. Выработка электрической энергии осуществляется в первую очередь активизацией устройства для подачи электролита, которое инжектирует электролит в батарею солнечных элементов. Электролит является смесью воды и фотокатализатора. Батарея солнечных элементов получает свет или теплоту для вырабатывания электрической энергии. Водяной пар и водородный газ вырабатываются и циркулируют через устройство для рециркуляции электролита и через устройство для рециркуляции водорода. Когда недоступными являются свет или вода, циркулирующий водород подается к топливному элементу для непрерывного вырабатывания электрической энергии, нагревательное устройство обеспечивает теплотой батарею солнечных элементов для непрерывного вырабатывания электрической энергии. Электрический ток, вырабатываемый батареей солнечных элементов и топливным элементом, регулируется с помощью устройства для контролирования энергии с целью обеспечения соответствия техническим условиям на выработку электрической энергии для ее окончательного использования. Изобретение обеспечивает круглосуточное энергоснабжение. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники, к устройствам для непосредственного преобразования химической энергии в электрическую, и может найти применение при создании автономных источников питания в широком диапазоне мощностей. Технический результат заключается в улучшении вольтамперных характеристик энергоустановки. Согласно изобретению энергоустановка содержит батарею топливных элементов, генератор водорода, преобразователь напряжения, регулирующий клапан и систему управления режимами работы энергоустановки, входы измерения напряжений которой соединены с выходными выводами батареи топливных элементов и преобразователя напряжения, а управляющий выход подключен к входу управления регулирующего клапана, выход генератора водорода соединен с входом водородной полости батареи топливных элементов, к выходу водородной полости подключен регулирующий клапан, который выполнен с двумя уровнями P₁ и Р₂ давления срабатывания, причем P ₂>P₁, первому уровню P ₁ соответствует режим продувки водородной полости избыточным расходом водорода, а второму уровню Р₂ - режим аварийного стравливания водорода при неисправностях генератора водорода или при переходных процессах в рабочем режиме, а система управления режимами работы энергоустановки содержит блок управления регулирующим клапаном. На входе в водородную полость батареи топливных элементов установлен вентилятор, входы питания которого соединены с выходами системы управления режимами работы энергоустановки, причем система управления содержит блок управления вентилятором. Преобразователь напряжения может быть снабжен входом включения/выключения, а система управления режимами работы энергоустановки содержит блок управления включением и выключением преобразователя напряжения. Способ управления энергоустановкой заключается в том, что при уменьшении напряжения на выходе энергоустановки ниже уровня U ₂ осуществляют переключение регулирующего клапана в положение «Продувка» с давлением срабатывания Р₁, продувают водородную полость избыточным расходом водорода и при увеличении напряжения на выходе энергоустановки выше уровня U ₁ переключают регулирующий клапан в положение «Работа» с давлением срабатывания Р₂, при котором водород аварийно стравливают при неисправностях генератора водорода или при переходных процессах, причем Р₂ >Р₁. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетическим установкам (ЭУ), содержащим электрохимический генератор (ЭХГ). Техническим результатом изобретения является повышение безопасности и эффективности функционирования ЭХГ. Согласно изобретению ЭУ содержит ЭХГ с магистралью питания кислородом, соединенной с блоком хранения и подготовки кислорода, с магистралью слива воды, соединенной с емкостью сбора воды, с магистралью питания водородом, соединенной с магистралью выхода водорода водоактивируемого химического источника тока (ХИТ) с газовой подушкой, включающего в свой состав растворимый металлический анод и инертный каталитический катод, установленные в герметичную емкость, заполненную водным раствором электролита, имеющую датчик уровня электролита и соединенную с магистралью подачи воды и с магистралью сбора твердофазных продуктов реакций, преобразователь напряжения, входы которого соединены с электрическими выводами ЭХГ и ХИТ, а выходы с потребителями. В ЭУ дополнительно введены, по меньшей мере, две группы обратимо действующих аккумуляторов водорода с магистралями заполнения водородом и опорожнения с возможностью попеременного соединения через управляемые клапаны с магистралью выхода водорода из газовой подушки герметичной емкости водоактивируемого ХИТ и с магистралью питания водородом ЭХГ. Аккумуляторы водорода оснащены теплопередающими поверхностями, соединенными магистралями с системами нагревания и охлаждения теплоносителя, с установленными в них клапанами для обеспечения возможности попеременного подвода теплоты к одной из групп аккумуляторов водорода и отвода теплоты от другой группы, при этом магистраль заполнения водородом аккумуляторов соединена с системой сбора примесей водорода через периодически открываемый клапан. Водородоемкость каждой из групп аккумуляторов водорода не превышает 20% необходимой для обеспечения заданной номинальной энергоемкости ЭУ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергоустановкам (ЭУ), предназначенным для хранения электроэнергии. Техническим результатом изобретения является повышение пожаровзрывобезопасности ЭУ. Согласно ЭУ на топливных элементах водородно-кислородного накопителя энергии включает размещенные в общем корпусе электрохимический генератор и электролизный блок, пневматически соединенные кислородной и водородной магистралями, к которым подключены также баллоны со сжатыми кислородом и водородом соответственно, а также емкость с реакционной водой, гидравлически соединенная с электрохимическим генератором и электролизным блоком. Емкость с реакционной водой выполнена в виде полой перегородки, заполненной этой водой и разделяющей корпус энергоустановки на две части, в одной из которых размещены баллоны со сжатым водородом, а в другой - баллоны со сжатым кислородом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к источникам питания (ИП) на основе топливных элементов (ТЭ) с мембранно-электродной сборкой (МЭС). Согласно изобретению ИП содержит ТЭ, DC/DC преобразователь напряжения и аккумулятор, при этом в качестве ТЭ используется ТЭ с МЭС, которая выполнена на основе монолитной трехслойной градиентно-пористой структуры, центральный слой которой выполнен из пористого непроводящего материала, поры которого заполнены ионопроводящим электролитом, а наружные газодиффузионные слои МЭС выполнены из пористого электропроводного материала, поры которого в зоне контакта с центральным слоем содержат катализатор. Центральный слой МЭС имеет толщину 50÷150 мкм, пористость 60÷90% и средний размер пор 1÷10 мкм, наружные газодиффузионные слои имеют толщину 150-300 мкм, пористость 50÷60% и средний размер пор 10÷50 мкм, при этом в наружных газодиффузионных слоях размер пор уменьшается в направлении к центральному слою МЭС. В качестве ионопроводящего электролита в МЭС может использоваться протонпроводящий или анионпроводящий электролит. Центральный пористый слой МЭС может быть выполнен из керамики и/или стекла. Наружные газодиффузионные слои МЭС могут быть выполнены из углеродного материала или металла. В качестве аккумулятора могут использоваться литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор. Техническим результатом изобретения является повышение электрических характеристик. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетическим установкам подводного аппарата с электрохимическим генератором (ЭХГ). Согласно изобретению установка содержит устройство получения водорода в виде водоактивируемого химического источника тока с газовой подушкой, включающего в свой состав растворимый металлический анод, выполненный, например, из магния или сплава на его основе и инертный каталитический катод, установленные в герметичную емкость, заполненную водным раствором электролита (или морской водой), имеющую датчик уровня электролита и соединенную с магистралью подачи воды и с магистралью сбора твердофазных продуктов реакций; при этом газовая подушка емкости водоактивируемого химического источника тока соединена с магистралью выхода водорода, а магистраль сбора твердофазных продуктов реакций соединена с емкостью хранения твердофазных продуктов реакций, и ЭХГ с магистралью питания кислородом, соединенной с блоком хранения и подготовки кислорода, с магистралью слива воды, соединенной с емкостью сбора воды, с магистралью питания водородом, соединенной с магистралью выхода водорода с установленными в ней датчиком давления водорода, регулируемым клапаном выдачи водорода, редуктором давления водорода и влагоотделителем от водорода, соединенным магистралью сбора воды со вторым входом емкости сбора воды, с магистралью подачи воды с установленными в ней последовательно регулируемым насосом и управляемым клапаном подачи воды. Электрические выводы водоактивируемого химического источника тока и электрические выводы ЭХГ соединены с входами преобразователя напряжения, а электрические выводы преобразователя соединены с потребителем. Техническим результатом изобретения является создание новой энергетической установки уменьшенной массы, обладающей повышенной безопасностью, и сокращением времени подготовки установки к работе. 1 ил.

Изобретение относится к получению водорода из воды при эксплуатации атомных электростанций с помощью термоэлектрохимических генераторов. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа получения водорода из воды за счет использования энергии ионизирующего излучения и тепла, выделяемого в процессе генерирования электроэнергии. Согласно изобретению способ эксплуатации энергоустановки, включающей несколько ТЭХГ с твердыми керамическими электролитами, в том числе твердый электролит с протонной проводимостью и твердый электролит с проводимостью по ионам кислорода с нанесенными на их поверхность пористыми электродными покрытиями на основе палладия, систему подачи воды, разделения и отвода водорода и кислорода, а также дополнительный ТЭХГ электрохимической системы Na-Na с твердым электролитом на основе натриевого бета-глинозема с проводимостью по ионам натрия с нанесенным на его поверхность пористым электродным покрытием, указанные ТЭХГ помещают в отсек с водой или паром и делящимся веществом U²³⁵ или его оксидами с последующим перемещением отсека в активную зону ядерного реактора, а при замыкании электродов через внешнюю нагрузку генерируют электрический ток на этих генераторах с одновременным разделением продуктов разложения воды при ионизационном облучении, при этом выделяемое в отсеке тепло в процессе ядерного деления и генерирования электрической энергии направляют в дополнительный ТЭХГ электрохимической системы Na-Na. Перед эксплуатацией в анодную полость дополнительного ТЭХГ помещают делящееся вещество U²³⁵ или его оксиды. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области автономных систем энергопитания (АСЭП) отдельных объектов, удаленных от линии электропередачи. Согласно изобретению АСЭП содержит внешний источник электроэнергии, электрохимический генератор (ЭХГ) на основе ТЭ, аккумуляторную батарею, электролизер и водородный и кислородный баллоны высокого давления, соединенные посредством трубопроводов и клапанов с соответствующими газовыми полостями ТЭ ЭХГ и электролизера, при этом в качестве ТЭ ЭХГ взяты щелочные ТЭ с контуром циркуляции электролита, в качестве электролизера взят щелочной электролизер, при этом ТЭ ЭХГ и электролизер имеют общий контур циркуляции электролита. Контур циркуляции электролита ТЭ ЭХГ снабжен электролитной емкостью, предназначенной для компенсации изменения объема электролита при работе ТЭ в режиме разбавления, циркуляционным насосом, теплообменником и системой клапанов для подключения контура циркуляции электролита к ТЭ ЭХГ либо к электролизеру. В исходном состоянии свободный объем электролитной емкости равен 1,1÷1,2 объема воды, образованной в ТЭ в результате электрохимической реакции при полном потреблении водорода и кислорода, находящихся в баллонах. В качестве внешнего источника электроэнергии взят возобновляемый источник энергии, в качестве которого может быть солнечная батарея или ветряная энергоустановка, либо и та и другая. ТЭ ЭХГ снабжены датчиком температуры электролита, включенным в цепь управления работой циркуляционного насоса. Техническим результатом изобретения является создание надежной в эксплуатации АСЭП. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к батареям топливных элементов (БТЭ), используемым в энергоустановках различного назначения, например на транспортных средствах, или в качестве аварийного источника энергоснабжения. Согласно изобретению БТЭ содержит, по крайней мере, два электрически последовательно соединенных ТЭ, каждый из которых содержит анод с водородсорбирующим сплавом, кислородный (воздушный) катод и дополнительный электрод, подключенный параллельно к катоду, при этом в качестве дополнительного электрода взят окисноникелевый электрод, расположенный между анодом и катодом, все электроды снабжены внешними электрическими выводами, электрическое последовательное соединение ТЭ выполнено между выводом анода одного ТЭ и выводом дополнительного электрода другого ТЭ, а вывод катода в каждом из ТЭ подключен к выводу дополнительного электрода посредством устройства коммутации. Дополнительный электрод отделен от анода матричным электролитом, а от катода жидким электролитом. ТЭ по жидкому электролиту объединены в общий электролитный контур. Устройство коммутации может быть выполнено в виде электромеханического реле, интеллектуального ключа, развязывающего диода, управляемого диода, тиристора, полевого транзистора. Техническим результатом изобретения является создание БТЭ, обладающей быстрой взводимостью, высокими удельными электрическими характеристиками и длительным ресурсом. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.