Топливные элементы, их изготовление: .конструктивные элементы – H01M 8/02

Настоящее изобретение относится к полимерным протонпроводящим композиционным материалам. Описан полимерный протонпроводящий композиционный материал, включающий полимерную линейную матрицу, представляющую собой водный 2-9% раствор поливинилового спирта, содержащий наночастицы серебра размером 20-100 нм в концентрации 40-100 мг/л и диспергированный в ней протонпроводящий твердый электролит в виде фосфорно-вольфрамовой кислоты и пластификатора в виде глицерина при следующем соотношении компонентов, мас.%: водный раствор поливинилового спирта 38-69, фосфорно-вольфрамовая кислота 19-50, глицерин остальное. Технический результат - полимерный протонпроводящий композиционный материал, обладающий высокой ионной проводимостью и максимально низкой электронной составляющей проводимости, обеспечивающий улучшение мощностных характеристик суперконденсаторов или других приборов твердотельной электроники, и увеличение длительности хранения их заряда. 2 табл., 13 пр.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу получения твердооксидного топливного элемента с двухслойным несущим катодом, который включает формование электродного и коллекторного слоев катода, их спекание, при этом на электродный слой катода наносят и припекают слой твердого стабилизированного иттрием (YSZ) электролита, на слой электролита наносят анод, после чего полученный элемент спекают, при этом коллекторный слой катода формуют из порошка манганита лантана стронция, а электродный слой - из смеси порошков манганита лантана стронция и оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия. Коллекторный слой обжигают при 1350°C в течение 2 часов, на полученный слой наносят электродный слой в виде спиртовой суспензии смеси порошков манганита лантана стронция и оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, слои спекают при 1200°C в течение 2 часов, после того как на электродный слой катода припекут электролит, а на слой электролита - анод. Катод со стороны коллекторного слоя пропитывают насыщенным водным раствором нитрата празеодима в количестве 15-20 мас.% от массы катода и нагревают со скоростью 100°C/ч до температуры 600°C с выдержкой в течение 1 часа в атмосфере воздуха. Повышение удельной мощности водород/воздушного твердооксидного топливного элемента с предложенным двухслойным несущим катодом, является техническим результатом заявленного изобретения. 1 ил.

Изобретение относится к способу изготовления металлического стального сепаратора для топливных элементов, который обладает коррозионной стойкостью и контактным сопротивлением не только в начальной стадии, но также и после влияния условий высокой температуры и/или высокой влажности в топливном элементе в течение длительного периода времени. Способ включает подготовку листа нержавеющей стали в качестве матрицы металлического сепаратора, формирование прерывистой покровной пленки на поверхности листа нержавеющей стали, причем покровная пленка содержит по меньшей мере одно вещество, выбранное из следующих: золото (Au), платина (Pt), рутений (Ru), иридий (Ir), оксид рутения (RuO₂ ) и оксид иридия (IrO₂),; и термическую обработку листа нержавеющей стали, содержащего прерывистую покровную пленку, для формирования оксидной пленки на части листа нержавеющей стали, на которой не сформирована покровная пленка. Также раскрыт металлический сепаратор для топливных элементов, изготовленный этим способом.2 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл., 8 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа нержавеющей стали для сепаратора топливного элемента. Сталь имеет состав, мас.%: С: 0,01% или менее, Si: 1,0% или менее, Mn: 1,0% или менее, S: 0,01% или менее, Р: 0,05% или менее, Al: 0,20% или менее, N: 0,02% или менее, Cr: от 20 до 40%, Мо: 4,0% или менее и по крайней мере один элемент, выбранный из Nb, Ti и Zr: от 0,05 до 0,60% в сумме, и Fe и неизбежные примеси остальное. Подвергнутый холодной прокатке лист, имеющий толщину 200 µм или менее, охлаждают при регулировании скорости охлаждения R (°С/с) в зависимости от толщины t (µм) стального листа по меньшей мере до 500°С после отжига так, чтобы скорость охлаждения R удовлетворяла формуле: . На 100 µм² присутствует по меньшей мере одно выделение, имеющее эквивалентный диаметр окружности 0,1 µм или более, а отношение толщины t (µм) листа к максимальному диаметру Dmax выделений, удовлетворяет следующей формуле: . Нержавеющая сталь обладает высокими проводимостью и пластичностью, что позволяет ее использовать при производстве листов для сепараторов топливных элементов. 2 н.з.п. ф-лы., 2 ил., 2 табл., 1 пр.

Предложенное изобретение относится к области электротехники, а именно, к способу изготовления из листового материала сепаратора для топливного элемента, содержащего формованные или профилированные выпуклости и вогнутости, и устройству для изготовления указанного сепаратора. В предложенном способе предусмотрено устранение люфта между валками (13) и главными подшипниками (12) на не формуемом участке и формование подлежащего формованию материала на формующем участке, повторяются при одновременном постоянном устранении люфта между корпусом (10) для валков (13) и осевыми втулками (11) главных подшипников, что обеспечивает возможность изготовления сепаратора из очень тонкого листового материала с повышением точности его размеров и является техническим результатом изобретения. Предложенное устройство для изготовления сепаратора выполнено с возможностью устранения люфта между валками в вертикальном и горизонтальном направлениях и с контролем формующих нагрузок. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Предложенное изобретение относится к биполярным пластинам топливных элементов (ТЭ). Предложенная биполярная пластина ТЭ круглой формы содержит разделительные пластины, имеющие среднюю зону, в которой каналы расположены по эвольвентам окружности, ограничивающей центральную зону, причем длина окружности, по которой строятся эвольвенты, равна произведению числа каналов на шаг, а шаг каналов равномерен по длине окружности, центральную зону, в которую входят внутренние концы эвольвентных каналов и ребра каналов которой на пластинах расположены таким образом, что при сборке они пересекаются, образуя плоские центральные коллекторы, периферийную кольцевую зону, состоящую из пересекающихся каналов и конических выступов, через которую организован подвод и отвод реагентов и хладагента к наружным концам соответствующих эвольвентных каналов. Разделительные пластины по периферии и периферийный уплотнительный кант имеют совпадающие по периферии отверстия, которые при сборке батареи ТЭ образуют коллекторные каналы для подвода через горизонтальные каналы окислителя, топлива и теплоносителя в периферийную кольцевую зону разделительных пластин и далее в соответствующие полости и отвода реагентов из них. Создание жесткой и легкой металлической биполярной пластины круглой формы, обеспечивающей равномерный отвод и подвод топлива, окислителя и хладагента по всей площади ТЭ является техническим результатом изобретения. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Интерконнектор для топливного элемента, выполненный из штампованного металлического листа. Интерконнектор включает в себя впуски и выпуски, распределяющий поток впуск и уплотнительные поверхности зон выпуска, при этом пути потока на обеих сторонах интерконнектора полностью отформованы и образованы дискретными точечными или удлиненными выступами, изготовленными путем деформации листа. Выступ на одной стороне интерконнектора соответствует углублению на другой стороне, но поскольку интерконнектор состоит из трех уровней, то первая сторона интерконнектора может быть выполнена по существу независимо от второй стороны. Трехуровневая плита интерконнектора обеспечивает независимую конструкцию путей потока на первой и второй стороне при не жесткой геометрии конструкции. Интерконнектор также содержит канал очистки, расположенный по краю периметра второй топливной стороны. Повышение эффективности и срока службы топливного элемента за счет использования предложенного интерконнектора является техническим результатом изобретения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 15 ил.

Предложенное изобретение относится к способу изготовления электрохимического преобразователя энергии с твердым электролитом, который включает нанесение металлокерамического материала (2А), (2В) на обе стороны центральной керамической пластины (1), причем на обеих сторонах этой пластины в металлокерамическом материале (2А), (2В) проделывают каналы (3А), (3В), затем каналы (3А), (3В) по обе стороны пластины покрывают слоями металлокерамического материала (4А), (4В). После этого на обе стороны керамической конструкции, изготовленной таким способом, накладывают токопроводящие конструкции (5А), (5В) и затем последующие слои металлокерамического материала (6А), (6В), содержащие никель; затем на обе стороны керамической конструкции, подготовленной таким образом, наносят следующие покрытия: слои, образующие твердый электролит (7А), (7В), слои, образующие электроды (8А), (8В), и контактные слои (9А), (9В). Электрохимический преобразователь энергии имеет плоскую многослойную керамическую основу, средний слой которой образует керамическая пластина, неподвижно соединенная с пористыми металлокерамическими слоями (AN1), (AN2), в которых образованы каналы подачи топлива (3А), (3В). Заявленное устройство компактно, технологично в обслуживании и обеспечивает увеличение срока его эксплуатации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области топливных элементов. Технический результат - исключение утечки газа в окружающую среду и повышение тепловой устойчивости. Устройство для использования в батарее топливных элементов содержит пористую металлическую основу с герметизирующим слоем, выполненным посредством локального сплавления и имеющим глубину герметизирующего слоя, которая продолжается от верхней поверхности пористой металлической основы до по меньшей мере нижней поверхности пористой металлической основы, при этом герметизирующий слой расположен вдоль периферии пористой металлической основы, причем герметизирующий слой не проницаем для газа, переносимого в плоскости пористой металлической основы. 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Предложенное изобретение относится к области электротехники, а именно к материалам для газодиффузионных электродов электрохимических источников тока, в том числе для топливных элементов с полимерными протонообменными мембранами, использующихся в качестве экологически чистых источников тока, например, в городском автотранспорте. Повышение плотности рабочего тока топливного элемента, прочности углеродного электрода и газопроницаемости углеродного электрода за счет увеличения его пористости является техническим результатом изобретения. Материал для углеродного электрода, проницаемый для паров и газов в поперечном направлении, и содержащий вертикальные сквозные каналы, представляет собой углерод-углеродный композиционный материал на основе наполнителя графита и связующего фенолформальдегидной смолы при их соотношении 1:1,1 и выполнен с вертикальными сквозными цилиндрическими каналами диаметром 8-52 мкм, с количеством каналов 150-250 на 1 мм² поверхности, с диаметром естественных пор между частицами наполнителя 1,7-2,2 мкм, пористостью 36-79%, удельным объемным электрическим сопротивлением 4,6-6,8 мОм·см, прочностью на сжатие 34-152 МПа. 5 ил., 1 табл., 6 пр.

Предложенное изобретение относится к области электротехники, а именно к материалам для газодиффузионных электродов электрохимических источников тока, в том числе для топливных элементов с полимерными протонообменными мембранами, использующихся в качестве малогабаритных источников тока, например, для мобильных устройств.

Повышение плотности рабочего тока топливного элемента за счет повышения снимаемого с углеродного электрода тока и увеличения площади его контакта с протонообменной мембраной одновременно с повышением его прочности и пористости является техническим результатом изобретения. Материал для углеродного электрода, проницаемый для паров и газов в поперечном направлении, содержит вертикальные сквозные каналы, при этом материал для углеродного электрода представляет собой углерод-углеродный композиционный материал на основе наполнителя технического углерода и связующего фенолформальдегидной смолы при их соотношении 1:1,3 с вертикальными сквозными цилиндрическими каналами диаметром 8-52 мкм, с количеством каналов 150-250 на 1 мм² поверхности, с диаметром естественных пор между частицами наполнителя 1,1-1,6 мкм, пористостью 28-72%, удельным объемным электрическим сопротивлением 4,7-6,9 мОм·см, прочностью на сжатие 48-155 МПа. 5 ил., 1 табл., 6 пр.

Изобретение относится к области топливных элементов, в частности топливных элементов с рабочим диапазоном температур 120-200°C, содержащих жидкую кислоту в качестве электролита в полимерной мембране. Техническим результатом изобретения является увеличение разрядных характеристик топливного элемента. Согласно изобретению в состав мембраны мембранно-электродного блока топливного элемента дополнительно вводится добавка в виде олигомерной перфторсульфоновой кислоты. Данная добавка растворяется в допирующей кислоте и вводится в мембрану при ее допировании. Мембрана может быть выполнена из полибензимидазола. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 пр.

Изобретение относится к титановому материалу для сепаратора твердополимерного топливного элемента, обладающего низким контактным сопротивлением, который может быть использован для автомобилей и маломерных электрогенерирующих систем. Титановый материал имеет на своей поверхности структуру поверхностного слоя, в котором диспергированы частицы Ti соединения, содержащего С или N, и при этом частицы Ti соединения покрыты оксидом титана и/или металлическим титаном, причем при анализе поверхности методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) детектируется Ti2p-спектр TiO₂ и, кроме того, в диапазоне энергий Ti2p-спектра TiO и/или в диапазоне энергий Ti2p-спектра металлического Ti высота максимального детектируемого пика по меньшей мере втрое превышает стандартные отклонения фона в соответствующих диапазонах спектральных энергий, а в диапазоне энергий C1s-спектра и в диапазоне энергий N1s-спектра высота максимального детектируемого пика менее чем втрое превышает стандартные отклонения фона в соответствующих диапазонах спектральных энергий спектров С1s и N1s. Изобретение позволяет получить титановый материал, обладающий стойкостью к коррозии, структуру поверхностного слоя титанового материала, обладающую высокой электропроводностью и способную обладать низкой вымываемостью ионов в среде топливного элемента. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 7 табл.

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления сепаратора, используемого в полимерэлектролитном топливном элементе. Согласно изобретению, материал (1А) для формования, который посредством разматывателя (40) разматывают из рулона (1В) при одновременном контроле во избежание отклонений, регулируют по углу наклона посредством регулятора (50) угла сближения и направляют в формующую установку (60) для формования сепараторов. Указанный материал для формования вводят и прессуют между валками в формующей установке (60) с целью непрерывного формования сепаратора (1). Сепаратор (1), сформированный формующей установкой (60), выпускают посредством обжимновалкового механизма (70) при контроле натяжения, при этом противоположные по ширине края указанного сепаратора обжимают. Сепаратор (1), выпущенный посредством указанного обжимновалкового механизма, непрерывно отрезают посредством летучих ножниц (80) в частях, в которых не сформированы каналы. Техническим результатом является высокая эффективность, точность формования, высокая производительность. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к системам твердооксидных топливных элементов. Согласно изобретению система твердооксидных топливных элементов содержит один или более трубчатых топливных элементов с продольной осью, каждый из которых содержит анод, катод и электролит; и центральный опорный элемент в проточном сообщении с каждым из упомянутых одного или более трубчатых топливных элементов, причем этот центральный опорный элемент содержит внутренний продольный элемент, образующий внутренний продольный канал, и внешний продольный элемент, образующий внешний продольный канал, при этом внешний продольный элемент является концентрическим по отношению к внутреннему продольному элементу и расположен вокруг него, при этом внутренний продольный элемент приспособлен доставлять топливо к упомянутым одному или более анодам, а внешний продольный элемент приспособлен доставлять окислитель к упомянутым одному или более катодам, и при этом упомянутые один или более трубчатых топливных элементов расположены вокруг центрального опорного элемента; один или более анодных выпускных проточных каналов, находящихся в проточном сообщении с упомянутыми одним или более анодами и приспособленных направлять анодный выхлоп от упомянутых одного или более анодов; один или более катодных выпускных проточных каналов, находящихся в проточном сообщении с одним или более катодами и приспособленных направлять катодный выхлоп от упомянутых одного или более катодов; токосъемный узел, расположенный вокруг центрального опорного элемента и содержащий восстановительную камеру, находящуюся в проточном сообщении с упомянутыми одним или более анодными выпускными проточными каналами, но не с упомянутыми одним или более катодными выпускными проточными каналами; токосъемник, расположенный внутри восстановительной камеры и в электрическом сообщении с каждым из упомянутых одного или более трубчатых топливных элементов; и дожигатель, находящий в проточном сообщении с восстановительной камерой и с упомянутыми одним или более катодными выпускными проточными каналами, причем дожигатель приспособлен обеспечивать объединение анодного выхлопа от упомянутых одного или более анодов и катодного выхлопа от упомянутых одного или более катодов. Техническим результатом является увеличенная эффективность работы посредством улучшенной регулировки температуры и токосъема. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области топливных элементов, более конкретно к узлу сжатия для распределения наружного усилия сжатия в стопке твердооксидных топливных элементов и к стопке твердооксидных топливных элементов. Согласно изобретению узел сжатия содержит пластину для распределения усилия и слой распределения усилия, так что, когда указанный узел сжатия установлен вместе со стопкой твердооксидных топливных элементов, наружное усилие сжатия действует на указанную пластину распределения усилий, и указанный слой распределения усилий обеспечен вблизи поверхности по меньшей мере одной концевой пластины, противоположной поверхности, обращенной к твердооксидным топливным элементам, причем указанный слой распределения усилий имеет жесткую раму, продолжающуюся вблизи зоны уплотнительной области стопки твердооксидных топливных элементов, один или более упругих элементов, расположенных внутри пространства, окруженного указанной жесткой рамой расположенных вблизи области с электрохимической активностью стопки твердооксидных топливных элементов, так что, когда указанный узел сжатия, установленный с твердооксидным топливным элементом, находится в использовании, указанный слой распределения усилий обеспечивает неравномерное распределение давления в зоне уплотнительной области и области с электрохимической активностью. Техническим результатом является повышение выхода электроэнергии, снижение стоимости системы. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к портативным топливным элементам с нанокатализаторами и твердым полимерным или жидкостным электролитами. Техническим результатом изобретения является увеличенная эффективность электродов топливных элементов, характеризуемая высокой скоростью катодной реакции на электродах, характеризуемой высокими значениями напряжения разомкнутой цепи. Согласно изобретению способ включает формирование на поверхности электродов металлического праймера, в частности из растворов золотосодержащих прекурсоров методом химического осаждения, нанесение на него растворов платиносодержащих прекурсоров и их последующее термическое разложение фотонным отжигом. В качестве растворов платиносодержащих прекурсоров можно использовать раствор гексахлорплатината аммония. 4 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к топливным элементам. Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов и упрощение устройства в целом. Согласно изобретению пластина для распределения потоков текучей среды для использования в топливном элементе содержит первое множество каналов, сформированных в ее первой поверхности и проходящих по первой поверхности в соответствии с заданной конфигурацией, пластина включает в себя согнутую область вдоль бокового края, причем согнутая область содержит камеру и граничную область, камера имеет продольную ось, по существу параллельную краю пластины, а граничная область содержит два смежных и обращенных один к другому участка первой поверхности, при этом в согнутом крае пластины выполнено отверстие для ввода жидкого хладагента в камеру, причем отверстие проходит от наружной поверхности согнутой области к камере. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к топливным элементам, более конкретно к узлам разделительных пластин для топливных элементов. Согласно изобретению узел разделительной пластины (20) для топливных элементов включает слой (22) разделительной пластины и слои (24, 26) полей потоков. Слой (22) разделительной пластины содержит графит и гидрофобный полимер. Гидрофобный полимер слоя (22) разделительной пластины служит для скрепления слоя разделительной пластины со слоями потоков, расположенными на противоположных сторонах слоя разделительной пластины. В одном примере по крайней мере один из слоев (24, 26) полей потоков содержит графит и гидрофобный полимер, и слой поля потока является гидрофобным и плотным. В другом примере два содержащих графит и гидрофобный полимер слоя поля потоков примыкают к противоположным сторонам слоя разделительной пластины. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных показателей и снижение стоимости. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к энергетическим установкам на основе топливных элементов (ТЭ). Техническим результатом изобретения является повышение эффективности конденсации электролита и предотвращение отравления анодов. Согласно изобретению система ТЭ включает батарею (9) ТЭ, в которых используется фосфорная кислота или другой электролит. В каждом ТЭ всех групп ТЭ, отделенных друг от друга соответствующими охлаждающими пластинами (55), имеется химически инертная зона (11). Теплоноситель поступает в охлаждающие пластины через зону, примыкающую к химически инертным зонам топливных элементов (29-31). В каждом ТЭ поток топлива имеет три участка; первый участок, в основном, примыкает к третьей зоне (13), удаленной от первой зоны; второй участок, в основном, примыкает ко второй зоне, непрерывно смыкающейся с первой зоной. Теплоноситель проходит (33, 34) от входа (29) для теплоносителя через первую зону к дальней стороне второй зоны и (37-41) от ближней стороны второй зоны к третьей зоне, а оттуда (45-50) - к выходному коллектору (30) для теплоносителя. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к уплотнению, в частности к уплотнению для использования в топливных элементах. В топливном элементе, содержащем: первую пластину поля течения жидкости; вторую пластину поля течения жидкости; мембранный электрод, имеющий первую и вторую противолежащие наружные поверхности, помещаемый между первой и второй пластинами поля течения жидкости; уплотнительную прокладку, располагающуюся между первой и второй пластинами поля течения жидкости и формирующую, посредством этого, соответственно, первую и вторую уплотняющие поверхности; уплотнительную прокладку, также определяющую третью уплотняющую поверхность, посредством которой уплотняющая прокладка контактирует только с одной лицевой поверхностью мембранного электрода; согласно изобретению уплотнительная прокладка имеет зону увеличенной сжимаемости на третьей уплотняющей поверхности по сравнению со второй уплотняющей поверхностью. Техническим результатом является упрощение сборки топливного элемента и уменьшение его стоимости. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Настоящее изобретение относится к ионной жидкости, применимой в устройствах для аккумулирования электрической энергии и в качестве растворителя, которая содержит катион общей формулы (1):

где X¹, X² и X ³ означают N, О, S или С; R¹-R¹¹, X¹, R¹, R² и R³, X², R⁶, R⁷ и R⁸, X³, R⁹, R¹⁰ и R¹¹ могут образовывать кольцевые структуры; анион выбран из [RSO ₃]^-, [RfSO₃]^-, [(RfSO ₂)₂N]^-, [(RfSO₂)₃ С]^-, [(FSO₂)₃C]^-,

[ROSO₃]^-, [RC(O)O] ^-, [RfC(O)O]^-, [CCl₃C(O)O]^- ,

[(CN)₃С]^-, [(CN) ₂CR]^-, [(RO(O)C)₂CR]^-, [R₂P(O)O]^-, [RP(O)O₂]^2- , [(RO)₂P(O)O]^-, [(RO)P(O)O₂ ]^2-, [(RO)(R)P(O)O]^-, [Rf₂P(O)O] ^-, [RfP(O)O₂]^2-, [B(OR)₄ ]^-, [N(CN)₂]^-, [AlCl₄ ]^-, PF₆ ^-, [RfPF₅]^-, BF₄ ^-, [RfBF₃]^-, SO₄ ^2-, HSO₄ ^-, NO₃ ^-, I^-, бис(оксалато)бората; R, R ¹-R¹¹ выбраны из водорода, алкила, алкенила, алкинила, циклоалкила, циклоалкенила, циклоалкинила, арила и гетероциклила, галогена, CN- или NO_2-; углерод в R и R¹-R¹¹ может быть замещен группой -O-, -Si(R')_2-, -C(O)-, -C(O)O-, -S-,

-S(O)-, -SO₂-, -SO₃-, -N=, -N=N-, -NH-, -NR'-, -N(R')₂-, -PR'-, -P(O)R'-, -P(O)R'-O-, -O-P(O)R'-O- и -P(R')₂=N-, где R' - алкил, фторалкил, циклоалкил, циклоалкенил, циклоалкинил, фенил или гетероциклил; Rf - фторсодержащий заместитель. Технический результат - получение новых ионных жидкостей, стабильных в жидком состоянии в широком температурном диапазоне температур. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к многослойному покрытию, предназначенному для защиты металлов и сплавов от окисления при высоких температурах, которое может быть использовано в качестве покрытия для нанесения на соединительные материалы в твердооксидных электролитических устройствах, в том числе твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ) и твердооксидных электролизерах (ТОЭ). Многослойное керамическое покрытие согласно изобретению, наносимое на металлы и сплавы, с целью повышения их стойкости к окислению, содержит, по меньшей мере, два слоя, при этом первый слой (3), контактирующий с металлосодержащей поверхностью, содержит оксид со структурой перовскита или флюорита, а второй слой (4) содержат оксид со структурой шпинели, каменной соли, корунда или вюртцита и контактирует с окружающей атмосферой. При этом указанный первый слой (3) характеризуется значением коэффициента диффузии меченых катионов М^m+, сплава, а указанный второй слой (4) характеризуется значением коэффициента диффузии меченых ионов кислорода О^2-. Кроме того, первый и/или второй слой являются электропроводными. Повышение износостойкости и термостойкости соединительных материалов в составе твердооксидных топливных элементов в окислительно-восстановительной атмосфере является техническим результатом изобретения. 9 н. и 21 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к трубчатым электрохимическим реакторам, включая трубчатые твердооксидные топливные элементы (ТТОТЭ) и трубчатые электролизеры. Согласно изобретению трубчатый электрохимический реактор содержит пористую металлическую несущую трубку (19), покрытую изнутри пористым первым электродом (21), а этот первый электрод покрыт изнутри плотным электролитом (23). Плотный электролит (23) покрыт изнутри вторым электродом (25), причем этот второй электрод обеспечивает трубчатую внутреннюю поверхность. Трубчатый токосъемник (27) в виде винтовой пружины расположен концентрично внутри второго электрода (25) и в электрическом контакте по касательной с трубчатой внутренней поверхностью. Винтовая пружина имеет модуль упругости между 6890 МПа и 344500 МПа, диаметр в ее нормальном состоянии на 1,016-2,032 см больший, чем диаметр внутренней поверхности, и число витков на см (шаг) от 0,39 до 13,78 на см. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик ТТОТЭ. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии получения полимерных протонпроводящих композитов и может быть использовано в области электрохимического приборостроения на основе твердотельной ионики при создании различных электрохимических приборов и устройств, в том числе и для топливных элементов. Протонпроводящий композит выполнен на основе полимерной линейной матрицы, состоящей в масс.% из 66,6-85,7 водного 5%-ного раствора поливинилового спирта, протонпроводящего твердого электролита в виде 6,25-18,75 фосфорно-вольфрамовой кислоты и пластификатора - глицерина до 100 масс.% или из 75,0-85,7 водного 5%-ного раствора поливинилового спирта, 6,25-7,15 сульфосалициловой кислоты и пластификатора - глицерина до 100 мас.%. Изобретение обеспечивает упрощение методики синтеза композиционных протонсодержащих полимерных композитов без использования токсичных и ядовитых веществ, сохраняя при этом высокую ионную проводимость композита в достаточно широком интервале влажности и температуры.2 н. и з.п.ф-лы, 1 табл., 7 пр.

Изобретение относится к коллектору тока и способу его изготовления и может быть использовано в электрохимических устройствах. Коллектор тока для электролизера воды или топливного элемента с твердым полимерным электролитом, состоящий из спеченного титанового порошка сферической формы, выполнен многослойным. Первый слой содержит однородные по размеру частицы порошка, выбранные из интервала 5÷20 мкм, а последующие слои содержат различные по размеру частицы порошка, выбранные из интервала 5÷250 мкм. Максимальный размер частиц в каждом последующем слое больше максимального размера частиц предыдущего слоя, причем содержание в слоях частиц с размером 5÷20 мкм снижается от 100% мас., в первом слое до 5-10% мас. в последнем слое. Способ изготовления указанного коллектора включает послойную засыпку титанового порошка в форму и последующее спекание слоев, причем после засыпки каждого слоя осуществляют промежуточное его спекание при 800-950°С, а затем проводят окончательное спекание всех слоев при 1000-1200°С. Изобретение позволяет улучшить пористую структуру коллектора и повысить эффективность работы электрохимических систем. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к топливным элементам (ТЭ) с полимерным электролитом. Техническим результатом изобретения является повышение электрической эффективности. Согласно изобретению мембранный электродный узел (МЭУ) А в ТЭ с полимерным электролитом изготавливают в состоянии, когда отсутствует граница между электролитической мембраной (1) и электродным каталитическим слоем (6). Частицы электролита (2), тонкие частицы электролита (3) и частицы электродного катализатора (4) или их смесь (5) наносят на пористую армированную мембрану (ПАМ), образуя слоистое тело (10А). Частицы электролита (2) и тонкие частицы электролита (3) плавятся путем нагрева слоистого тела (10А) между нагревающими пластинами (21) и (22), и ПАМ пропитывается расплавленным электролитом, образуя армированную электролитическую мембрану (АЭМ). Кроме того, АЭМ и электродный каталитический слой (6), включающий в себя частицы электродного катализатора (4), связываются в одно целое друг с другом благодаря расплавленному электролиту в состоянии, когда отсутствует межслойная граница, тем самым образуя МЭУ. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к полярной пластине, в частности к концевой пластине или биполярной пластине для топливного элемента, а также к завершающему узлу и повторяющемуся узлу для батареи топливных элементов, а также к самой батарее топливных элементов. Согласно изобретению полярная пластина (10, 12), содержащая по меньшей мере одно поле (16) течения, которое доступно с по меньшей мере одной стороны полярной пластины (10, 12), причем полярная пластина (10, 12) содержит пластину (22) с полем течения, содержащую упомянутое по меньшей мере одно поле (16) течения, и глухую пластину (24), содержащую множество входных отверстий (18), при этом упомянутое по меньшей мере одно поле (16) течения доступно через упомянутое множество входных отверстий (18), отличается тем, что множество входных отверстий (18) отделены друг от друга по меньшей мере одной или несколькими усилительными распорками (20). Техническим результатом является снижение деформации завершающих и/или повторяющихся узлов батареи топливных элементов при термической циклизации. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к пластине топливного элемента с ионообменной мембраной, предназначенного для установки на автомобиле. Согласно изобретению пластина для топливного элемента содержит каналы (2-5) подачи, соединенные с впускным отверстием (2а), выполненным в центре одной из сторон пластины, и каналы (6-9) удаления, в которых циркулируют соответственно поток реагентной текучей среды с относительно высокой концентрацией и поток реагентной текучей среды с относительно низкой концентрацией. Каналы подачи и/или удаления выполнены на пластине симметрично, при этом каналы подачи и удаления имеют аналогичные фрактальные конфигурации, выполненные комплементарно относительно друг друга для получения сети взаимосвязанных каналов. Техническим результатом является высокая эффективность и надежность топливного элемента. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области создания эффективных химических источников тока, обеспечивающих непосредственное преобразование окислительно-восстановительной реакции в электрическую энергию, минуя малоэффективный (идущий с большими потерями) процесс горения. Согласно изобретению на широко используемый топливный элемент (ТЭ) трубчатой топологии, в котором совершается процесс преобразования окислительно-восстановительной реакции в электрическую энергию, надевается «рубашка» в виде трехслойной разрезной трубчатой конструкции, где внутренний и наружный слои являются токовыми контактами, а средний представляет собой полупроводниковую структуру, изготовленную на основе сульфида самария (SmS). Данная «рубашка» является термоэлектрическим преобразователем (ТЭП), обладающая свойством вырабатывать эдс при равномерном нагреве. Таким образом, под воздействием избыточного тепла, выделяемого ТЭ, в ТЭП возникает собственная эдс которая суммируется с эдс топливного элемента. Техническим результатом является повышение эффективности (КПД по вырабатываемой электрической энергии) комбинированной системы более чем на 20%. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.