Топливные элементы, их изготовление: .топливные элементы с водным электролитом – H01M 8/08

Изобретение относится к конструкциям топливных элементов электрических батарей, а более конкретно топливных элементов электрических батарей на жидких электролитах, имеющих зону конденсации электролита. Топливный элемент 12 имеет жидкий электролит 20, катод 28 и анод 26. Топливный элемент включает зону конденсации электролита (58), простирающуюся от края 56 первого каталитического слоя 36 на катоде до внешнего края 48 топливного элемента (в точках 52 и 49). Анод имеет анодный каталитический слой 30, край которого совпадает с внутренним краем 53 краевого изолятора. Зона конденсации кислоты расположена около выходного отверстия для реагентов, так что испаряющийся электролит может конденсироваться и вновь абсорбироваться топливным элементом прежде, чем покинет его. Техническим результатом является повышение электрохимической производительности элемента и продление срока службы. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области катодных катализаторов с низким содержанием платины для спиртовых ТЭ. Согласно изобретению катодный катализатор с пониженным содержанием платины для электрода ТЭ включает пористый углеродный носитель и платинокобальтовый сплав, а суммарное содержание платины и кобальта в катализаторе составляет 9.5÷15.0 мас.%. Платинокобальтовый сплав характеризуется общей эмпирической формулой Pt_aCo _b, где а от 0,5 до 0,7; b от 0,3 до 0,5; а+b=1. В качестве углеродного носителя может использоваться сажа Vulcan XC72 или ацетиленовая сажа АД 100. Кобальт в платинокобальтовом сплаве внедрен в решетку платины. Отношение содержания кобальта к содержанию платины на поверхности частиц катализатора составляет 0,4÷0,5, при этом, частицы катализатора имеют средний размер от 3 до 5,0 нм. Техническим результатом является высокая электрокаталитическая активность стабильность и оптимальная структура катодного платинокобальтового катализатора. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электрохимическим преобразователям, преимущественно к топливным элементам, преобразующим химическую энергию топлива в электрическую энергию. Технический результат - управляемый процесс образования окислителя в месте контакта топлива и электролита, что позволяет использовать в качестве топлива любые вещества, участвующие в окислительно-восстановительном процессе, например металлы, органические вещества, газы в сжиженном состоянии. Согласно изобретению обеспечивают контакт топлива и электролита с образованием границы раздела в корпусе топливного элемента, а также контакт топлива и электролита с электродами и осуществляют высоковольтную поляризацию границы раздела путем подачи на электроды активирующих импульсов напряжения для инициирования окисления (сжигания) топлива, при этом используют электролит, который до подачи активирующих импульсов не является окислителем по отношению к топливу. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

Изобретение относится к области электрохимических генераторов (ЭХГ) на основе топливных элементов (ТЭ) с щелочным электролитом и может быть использовано при производстве указанных генераторов. Согласно изобретению ЭХГ на основе водородно-кислородных (воздушных) ТЭ содержит батарею ТЭ, системы подачи и продувки водорода и кислорода (воздуха), контур циркуляции электролита, при этом батарея ТЭ выполнена из двух блоков, каждый из которых состоит из набора модулей топливных элементов фильтпрессной конструкции с внутренними коллекторами водорода, кислорода (воздуха) и электролита, ТЭ в модулях соединены по водороду и кислороду (воздуху) параллельно, а модули в блоках соединены по водороду параллельно последовательно, система подачи водорода для обеспечения реверсивной подачи включает два водородных клапана, при этом один водородный клапан подключен к одному блоку батареи, а другой подключен к другому блоку батареи, подача водорода в блоки батареи производится в нижний коллектор водорода, а раздача водорода внутри каждого из блоков производится по -образной схеме. Техническим результатом изобретения является повышение надежности эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области ЭХГ на основе топливных элементов (ТЭ) с щелочным электролитом и может быть использовано при эксплуатации ЭХГ. Согласно изобретению, способ вывода из действия водородно-воздушного электрохимического генератора (ЭХГ), включающего контур подачи водорода, контур подачи воздуха с нагнетателем, контур циркуляции щелочного электролита с насосом, теплообменником и сливной емкостью, при котором отключают электрическую нагрузку, отключают подачу водорода и сливают электролит в электролитную емкость, при этом перед отключением подачи водорода снижают температуру электролита путем его прокачки через теплообменник, выключают нагнетатель воздуха, отключают циркуляцию электролита, после слива электролита сообщают контур подачи воздуха с контуром подачи водорода. Техническим результатом является технологическая простота, улучшенные массогабаритные удельные электрические характеристики. 1 ил.

Изобретение относится к источникам питания постоянного тока, точнее к энергоустановкам (ЭУ) на топливных элементах (ТЭ), работающим на кислороде, водороде и проточном щелочном электролите. Согласно изобретению способ эксплуатации щелочной батареи ТЭ проточного типа включает разогрев ее и ее рабочего щелочного раствора, а также последующую подачу рабочих газов. Разогрев батареи топливных элементов производят, прокачивая через нее рабочий щелочной раствор, предварительно нагретый в адиабатических условиях путем растворения в воде кристаллической щелочи или путем разбавления более концентрированного раствора щелочи водой, а подачу рабочих газов производят после их нагрева рабочим щелочным раствором. Техническим результатом изобретения является: возможность ускоренного пуска батареи ТЭ с уменьшенными энергозатратами на прогрев батареи; возможность прогрева батареи ТЭ до минимальной рабочей температуры без использования внешних источников энергии; возможность запуска щелочной батареи ТЭ проточного типа при низких температурах окружающей среды.

Изобретение относится к области катализаторов для спиртовых топливных элементов (ТЭ) и способам их изготовления. Согласно изобретению анодный катализатор для спиртового топливного элемента содержит рутений и никель на углеродном носителе, при этом атомное соотношение рутения и никеля в катализаторе составляет от 60:40 до 80:20, а суммарное содержание рутения и никеля в катализаторе составляет от 10 до 60 мас.%. Катализатор содержит металлический рутений, рутений никелевый сплав, оксид рутения и оксид никеля и характеризуется общей формулой Ru_a(RuNi)_b RuO_cNiO_d, где а составляет от 0,40 до 0,70; b от 0,02 до 0,05; с от 0,10 до 0,15; d от 0,20 до 0,40; а a+b+c+d=1. В качестве углеродного носителя используется ацетиленовая сажа АД100 с удельной поверхностью от 80 до 150 м²/г или сажа ХС-72 с удельной поверхностью от 200 до 300 м² /г. Способ изготовления катализатора включает пропитку носителя соединениями никеля и рутения, сушку и термообработку в атмосфере водорода, при этом в качестве соединения никеля используют сульфат никеля, а в качестве соединения рутения используют гидроксихлорид рутения. Техническим результатом изобретения является создание высокоактивного электрокатализатора с оптимальной структурой. 2 н. и 8 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области источников питания постоянного тока, а именно к системам электропитания постоянного тока, работающих на водороде и кислороде. Согласно изобретению в способе эксплуатации электрохимического генератора для регулирования перепада давления между окислителем и горючим используется избыточное давление самих газообразных реагентов - окислителя и горючего. Техническим результатом изобретения является исключение постороннего инертного газа, повышение точности и регулирования перепада давления между окислителем и горючим, так как регулирование перепада осуществляется за счет изменения высоты уровней жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к области источников питания постоянного тока, а именно к системам электропитания постоянного тока, работающим на водороде и кислороде со щелочными или кислыми электролитами. Согласно изобретению, в способе эксплуатации ЭХГ, при котором через батарею топливных элементов прокачивают водород и жидкий электролит, а воздух, очищенный от СО₂, пропускают через батарею топливных элементов и выбрасывают его в окружающую среду, выделяя при этом электроэнергию и продукт реакции, воду, которую сбрасывают в окружающую среду, продукт реакции, воду растворяют в жидком электролите, разбавляя электролит до получения 15% концентрации. После чего нагревают электролит до температуры кипения воды, а воздух, пропущенный через батарею топливных элементов, охлаждают до температуры окружающей среды, смешивают его с паром, образовавшемся в результате нагрева электролита и сбрасывают образовавшуюся парогазовую смесь в окружающую среду, повышая при этом концентрацию электролита до 35%. Согласно изобретению устройство для реализации этого способа эксплуатации электрохимического генератора содержит блок нагрузок с регистратором параметров работы электрохимического генератора, батарею топливных элементов с системой прокачки воздуха, включающей вентилятор, фильтр для очистки воздуха от CO₂ и штуцер выхода воздуха из батареи топливных элементов, систему прокачки водорода, замкнутый контур прокачки электролита, включающий резервуар для электролита с газовой и жидкостной полостями и насос, охладитель потока воздуха, клапан регулирования потока воздуха и магистраль сброса парогазовой смеси, при этом вход клапана регулирования потока воздуха присоединен к штуцеру выхода воздуха из батареи топливных элементов, один выход этого клапана соединен со входом охладителя потока воздуха, другой соединен с магистралью сброса парогазовой смеси, выход охладителя воздуха соединен с газовой полостью резервуара электролита. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат и повышение надежности эксплуатации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электрохимических генераторов (ЭХГ) на основе топливных элементов (ТЭ) со щелочным электролитом и может быть использовано при производстве указанных генераторов. Согласно изобретению ЭХГ на основе водородно-воздушных (кислородных) топливных элементов содержит батарею топливных элементов, системы подачи и продувки водорода и воздуха (кислорода), контур циркуляции электролита с насосом, теплообменником, нагревателем и электролитной емкостью с датчиками температуры и уровня электролита, при этом электролитная емкость, насос, нагреватель, датчики уровня и температуры выполнены в виде единого агрегата, который размещен под батареей топливных элементов. Контур циркуляции электролита может дополнительно содержать механический фильтр, расположенный в электролитной емкости. Нагреватель может быть выполнен в виде каталитического и/или электрического нагревателей. Электролитная емкость может быть выполнена с наклонным к центру днищем и может содержать в центре цилиндрический сосуд с датчиками уровня, при этом сосуд по электролиту сообщается с электролитом электролитной емкости, а по газовой среде изолирован от газовой среды емкости. Трубопроводы выхода воздуха (кислорода) из батареи топливных элементов могут быть соединены с газовой средой электролитной емкостью, а трубопроводы выхода водорода из батареи топливных элементов могут быть соединены с газовой средой цилиндрического сосуда. Объем электролитной емкости больше объема электролита в электролитном контуре электрохимического генератора. Техническим результатом изобретения является создание ЭХГ, обладающего повышенной надежностью в эксплуатации. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.