СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА, ПРОДУВАЕМЫХ ИЗ ПОЛОСТЕЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА ВОДОРОДОКИСЛОРОДНОГО ТИПА Российский патент 1997 года по МПК B63G8/36 H01M10/52 

Описание патента на изобретение RU2085436C1

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к системам обеспечения работы электрохимического генератора водородо-кислородного типа и предназначено для использования на обитаемых подводных и космических аппаратах.

Ресурс электромеханического генератора (ЭХГ) водородо-кислородного типа в значительной степени зависит от чистоты рабочих газов. Для обеспечения чистоты поверхности катализатора электрохимической реакции из ЭХГ периодически проводится продувка водорода и кислорода. Удельное потребление водорода в ЭХГ составляет ок. 40 г/КБт•ч, а кислорода ок. 320 г/КБт•ч, причем расход продуваемых из ЭХГ реагентов может достигать 3% от их номинального потребления для производства электроэнергии. Продуваемые из ЭХГ водород и кислород служат источниками образования пожаровзрывоопасных газов смесей в зоне размещения ЭХГ, поэтому использование ЭХГ в замкнутом объеме в качестве основного средства обеспечения энергией подводных аппаратов требует утилизации водорода и кислорода, продуваемых из ЭХГ в процессе работы, для обеспечения безопасной эксплуатации энергетической установки.

Ближайшим аналогом является способ утилизации водородо-воздушных смесей, включающий в себя утилизацию водорода с помощью поглощения его интерметаллидами, размещенными в специальной охлаждающей емкости [1]
Недостатками способа применительно к энергоустановкам с ЭХГ является низкий уровень пожаровзрывобезопасности, потеря водорода и кислорода высокой чистоты.

Технической задачей является уровень пожаровзрывобезопасности энергоустановки с ЭХГ и повышение коэффициента полезного использования реагентов ЭХГ путем утилизации и хранения водорода, продуваемого их ЭХГ, в накопителе при температурах и давлениях близких к атмосферным, и использования кислорода продувок ЭХГ для обеспечения дыхания экипажа подводного аппарата.

Задача решается таким образом, что утилизацию водорода, продуваемого из ЭХГ, осуществляют одновременно и независимо от утилизации кислорода, при этом перед утилизацией водород охлаждают с отделением влаги, а кислород после охлаждения, отделения влаги и очистки от примесей редуцируют до атмосферного давления и направляют в систему жизнеобеспечения экипажа подводного аппарата, причем для охлаждения водорода, кислорода и интерметаллида используют среду термостатирования электрохимического генератора.

На чертеже приведена блок-схема системы, реализующий способ утилизации водорода и кислорода.

Система включает в себя электрохимический генератор водородо-кислородного типа 1, магистраль подвода кислорода в электрохимический генератор 2, ресивер кислорода 3, газоохладитель кислорода 4, конденсатосборник на магистрали кислорода 5, адсорбирующий фильтр 6, редукционный клапан 7, коллектор раздачи кислорода в помещение 8, магистраль подвода водорода в электрохимический генератор 9, интерметаллидный накопитель водорода 10, газоохладитель водорода 11, конденсатосборник на магистрали водорода 12, влагопоглащающий фильтр 13, теплообменник среды термостатирования электрохимического генератора 14, датчик давления водорода 15, трехходовой клапан 16.

Кислород поступает в ЭХГ из системы хранения реагентов по магистрали 2. Продуваемая из кислородных полостей кислородосодержащая смесь с температурой 50 80oC под действием перепада давления 0,05 0,07 МПа между кислородными полостями ЭХГ и реверсиром кислорода 3 направляется в теплообменник кислорода 4, охлаждаемый средой термостатирования ЭХГ и оборудованный конденсатосборником 5, служащим для отвода конденсата паров воды, вынесенных кислородом из ЭХГ, и, далее, кислород из ресивера 3 через фильтр 6 и редукционный клапан 7 поступает в коллектор 8, разделяющий кислород в обитаемых помещениях подводного аппарата. Водород поступает в ЭХГ 1 из смеси хранения реагентов по магистрали 9. Продуваемая из водородных полостей водородосодержащая смесь с температурой 50 80oC под действием перепада давления 0.05 0,07 МПа между водородными полостями ЭХГ и интерметаллидным накопителем 10, заполненным интерметаллидом, например, CeLaNi5, и охлажденным средой термостатирования ЭХГ, направляется в теплообменник 11, также охлаждаемый средой термостатирования ЭХГ, и, далее, в конденсатосборник 12 и влагопоглащающий фильтр 13, после которого водород попадает в интерметаллидный накопитель 10, в котором за счет физико-химических свойств интерметаллида, например, CeLaNi5, при давлении газов над поверхностью интерметаллида 80 100 КПа, определяемом его температурой, происходит поглощение водорода при выделении тепла в этой реакции. Среда термостатирования ЭХГ с температурой 10 40oC направляется после теплообменника с окружающей средой 14 по параллельным магистралям в интерметаллидный накопитель водорода 10, теплообменники кислорода 4, водорода 11 и ЭХГ 1, в которых нагревается на 10 15oC, после чего возвращается для охлаждения в теплообменник 14.

Контроль давления водорода в интерметаллидном накопителе 10 осуществляется датчиком 15. Клапан 16 предназначен для разобщения ЭХГ и накопителя водорода 10 в режиме десорбции водорода интерметаллидом.

Похожие патенты RU2085436C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА В АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ 2001
  • Аваков В.Б.
  • Зинин В.И.
  • Шуляковский О.Б.
  • Шевелкин В.И.
RU2192072C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 2001
  • Игнатьев К.Ю.
  • Никифоров Б.В.
  • Рубальский Д.М.
  • Соколов В.С.
  • Юрин А.В.
RU2181331C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 2008
  • Прохоров Николай Сергеевич
  • Соколов Владимир Сергеевич
  • Ченцов Михаил Сергеевич
  • Янкевич Александр Иванович
RU2381951C1
ЭНЕРГОУСТАНОВКА ПОДВОДНОГО АППАРАТА С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ГЕНЕРАТОРОМ 2003
  • Глухих Игорь Николаевич
  • Челяев Владимир Филиппович
  • Щербаков Андрей Николаевич
RU2267835C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДОАККУМУЛИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА 1998
RU2134230C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОГО АППАРАТА 2002
  • Глухих И.Н.
  • Челяев В.Ф.
  • Чернов С.В.
  • Щербаков А.Н.
RU2231870C2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ 2003
  • Никифоров Б.В.
  • Рубальский Д.М.
  • Соколов В.С.
  • Чигарев А.В.
  • Давыдов В.Н.
  • Дмитриев А.Л.
  • Прохоров Н.С.
  • Рыжкин В.Ю.
  • Иконников В.К.
  • Жуков Н.Н.
RU2236984C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОГО АППАРАТА 2002
  • Семенов Ю.П.
  • Соколов Б.А.
  • Худяков С.А.
  • Корольков В.И.
  • Никитин В.А.
  • Аракелов А.Г.
  • Чернов С.В.
  • Щербаков А.Н.
  • Челяев В.Ф.
  • Михайлов В.И.
  • Игнатьев К.Ю.
  • Кормилицин Ю.Н.
  • Никифоров Б.В.
  • Соколов В.С.
  • Юрин А.В.
RU2230401C2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОГО АППАРАТА 2001
  • Игнатьев К.Ю.
  • Никифоров Б.В.
  • Рубальский Д.М.
  • Юрин А.В.
  • Худяков С.А.
  • Никитин В.А.
  • Аракелов А.Г.
  • Воронцов В.В.
  • Кашинкин В.П.
  • Семененко К.Н.
RU2213394C2
ЭНЕРГОУСТАНОВКА ПЛАВАТЕЛЬНОГО СРЕДСТВА 2003
  • Глухих И.Н.
  • Старостин А.Н.
  • Челяев В.Ф.
RU2225805C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА, ПРОДУВАЕМЫХ ИЗ ПОЛОСТЕЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА ВОДОРОДОКИСЛОРОДНОГО ТИПА

Использование: в энергетических системах обитаемых подводных и космических аппаратов. Сущность изобретения: водород и кислород, продуваемые из полостей электрохимического генератора, утилизируют одновременно и независимо друг от друга, при этом водород перед утилизацией охлаждают с отделением влаги, а кислород после охлаждения, отделения влаги и очистки от примесей редуцируют до атмосферного давления и направляют в систему жизнеобеспечения экипажа подводного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 085 436 C1

1. Способ утилизации водорода и кислорода, продуваемых из полостей электрохимического генератора водородокислородного типа, включающий в себя утилизацию водорода с помощью поглощения его интерметаллидами, размещенными в специальной охлаждаемой емкости, отличающийся тем, что утилизацию водорода производят одновременно и независимо от утилизации кислорода, при этом перед утилизацией водород охлаждают с отделением влаги, а кислород после охлаждения, отделения влаги и очистки от примесей редуцируют до атмосферного давления и направляют в систему жизнеобеспечения экипажа подводного аппарата. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для охлаждения водорода, кислорода и интерметаллида используют среду термостатирования электрохимического генератора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2085436C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Лидоренко Н.С., Мучник Р.Ф
Электрохимические генераторы
- М.: Энергоиздат, 1982, с
Ветроэлектрическая силовая установка 1921
  • Погоржельский В.Н.
SU378A1

RU 2 085 436 C1

Авторы

Аваков В.Б.

Бочаров В.А.

Зинин В.И.

Иванников С.А.

Кулаков Г.В.

Даты

1997-07-27Публикация

1993-06-15Подача