СИСТЕМА ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЕЮ Российский патент 2008 года по МПК H01M8/04 

Описание патента на изобретение RU2319258C1

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе топливных элементов и, в частности, к системе топливных элементов, способной повысить надежность топливных элементов за счет доведения температуры стопки топливных элементов до целевой температуры в кратчайшее время и способной улучшить стабильность топливных элементов за счет быстрого снижения температуры стопки топливных элементов во время остановки топливных элементов, и к способу управления такой системой.

Уровень техники

В общем случае, система топливных элементов была предложена в качестве замены ископаемому топливу и, в отличие от обычного элемента (вторичного элемента), в ней на анод подается топливо (водород или углеводород), а на катод подается кислород. Таким образом, в системе топливных элементов протекает электрохимическая реакция между водородом и кислородом без реакции горения (реакции окисления) топлива, и таким образом разность энергий между состояниями до и после реакции непосредственно преобразуется в электрическую энергию.

Как показано на фиг.1, система топливных элементов в соответствии с уровнем техники содержит стопку 106 топливных элементов, в которой анод 102 с имеющейся на нем электролитной мембраной (не показана) для генерации электрической энергии посредством электрохимической реакции между водородом и кислородом и катод 104 расположены во множественном числе в виде стопки (пакета); топливный бак 108 для хранения водородсодержащего топлива, подаваемого на аноды 102; и блок 110 подачи воздуха для подачи кислородсодержащего воздуха на катоды 104.

Для нагнетания топлива, хранящегося в топливном баке 108, между топливным баком 108 и анодами 102 стопки 106 топливных элементов установлен топливный насос 112.

Блок 110 подачи воздуха включает в себя воздушный насос 114 для подачи атмосферного воздуха на катоды 104 стопки 106 топливных элементов; воздушный фильтр 116 для фильтрации воздуха, подаваемого в стопку 106 топливных элементов; и увлажнитель 118 для увлажнения воздуха, подаваемого в стопку 106 топливных элементов. В данном случае увлажнитель 118 снабжен водяным баком 120 для подачи воды в увлажнитель 118.

Ниже будут описаны процессы генерации электрической энергии за счет подачи топлива в эту традиционную систему топливных элементов.

Если топливный насос 112 включают по управляющему сигналу блока управления (не показан), то топливо, хранящееся в топливном баке 108, нагнетается для его подачи тем самым на аноды 102 стопки 106 топливных элементов. Кроме того, если воздушный насос 114 включен, то воздух, отфильтрованный воздушным фильтром 116, проходит через увлажнитель 118 для его увлажнения и подается на катоды 104 стопки 106 топливных элементов.

Как только в стопку 106 топливных элементов подают топливо и воздух, на анодах 102 осуществляется электрохимическое окисление водорода, а на катодах 104 осуществляется электрохимическое восстановление кислорода в состоянии, когда между анодами 102 и катодами 104 размещена электролитная мембрана (не показана). При этом образовавшиеся электроны перемещаются, и, таким образом, генерируется электричество. Генерируемое электричество подают на нагрузку 126.

В традиционной системе топливных элементов много времени занимает доведение температуры стопки топливных элементов до целевой температуры, в результате чего надежность и функционирование топливных элементов ухудшаются.

Кроме того, температура стопки топливных элементов остается высокой даже после остановки топливных элементов, в результате чего стабильность топливных элементов снижается.

Раскрытие изобретения

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание системы топливных элементов, способной повысить надежность и улучшить функционирование топливных элементов за счет доведения температуры стопки топливных элементов до целевой температуры в кратчайшее время путем нагрева топлива с использованием тепла, выделяющегося при смешивании порошкообразного топлива с водой, и тепла, генерируемого при сжигании водорода, образующегося на анодах стопки топливных элементов, а также способа управления такой системой.

Другой задачей настоящего изобретения является создание системы топливных элементов, способной повысить стабильность топливных элементов за счет быстрого снижения температуры стопки топливных элементов, когда работа системы топливных элементов останавливается, и способной повысить производительность за счет возврата оставшегося в системе топлива в топливный бак, а также способа управления такой системой.

Для решения этих задач предложена система топливных элементов, содержащая стопку топливных элементов, каждый из которых включает в себя анод и катод, размещенные в таком состоянии, что между ними проложена электролитная мембрана; топливный бак, соединенный с анодами топливных элементов линией подачи топлива для подачи водородсодержащего топлива на эти аноды; блок подачи воздуха, соединенный с катодами топливных элементов линией подачи воздуха для подачи кислородсодержащего воздуха на эти катоды; нагревательный блок для нагрева воздуха и топлива, подаваемых к топливным элементам; и блок очистки для возврата топлива, оставшегося в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак, когда работа системы останавливается.

На стопке топливных элементов установлен охлаждающий вентилятор для охлаждения стопки топливных элементов, когда работа системы останавливается.

Нагревательный блок состоит из камеры сгорания водорода, установленной на линии подачи топлива и линии подачи воздуха, для нагрева топлива и воздуха, подаваемых в стопку топливных элементов, с использованием образующегося в стопке топливных элементов водорода в качестве источника нагрева.

Блок очистки состоит из линии повторного сбора топлива, присоединенной между стопкой топливных элементов и топливным баком, для повторного сбора выходящего из стопки топливных элементов топлива в топливный бак, и рециркуляционного насоса, установленного на линии повторного сбора топлива для возврата оставшегося в системе топлива в топливный бак через линию повторного сбора топлива, когда работа системы останавливается.

Для решения этих задач также предложен способ управления системой топливных элементов, включающий в себя этап нагрева для нагрева топлива; этап генерации электричества с подачей нагретого топлива и воздуха в стопку топливных элементов и, таким образом, генерации электрической энергии; и этап очистки для возврата топлива, оставшегося в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак, когда работа системы останавливается при осуществлении первого и второго этапов.

Этап нагрева дополнительно содержит этап приведения системы в действие с использованием источника питания в виде аккумуляторной батареи после нагрева топлива.

На этапе нагрева топливо нагревают с использованием тепла, выделяющегося при смешивании топлива с водой.

На этапе нагрева на топливный бак, где хранится вода, устанавливают топливный комплект, где хранится порошкообразное топливо (порошок NaOH и ВН4), и, таким образом, порошкообразное топливо смешивают с водой.

На этапе очистки приводят в действие рециркуляционный насос для повторного сбора топлива, оставшегося в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак через линию повторного сбора, когда работа системы останавливается.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение конструкции системы топливных элементов в соответствии с традиционным уровнем техники;

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение конструкции системы топливных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 представляет собой вид в разрезе топливного бака системы топливных элементов согласно настоящему изобретению;

Фиг.4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую средство управления системой топливных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 представляет собой схематическое изображение конструкции системы топливных элементов согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.6 представляет собой логическую блок-схему, иллюстрирующую способ управления системой топливных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Ниже, со ссылкой на прилагаемые чертежи, будет пояснен способ управления системой топливных элементов согласно настоящему изобретению.

Хотя может существовать множество вариантов осуществления способа управления системой топливных элементов согласно настоящему изобретению, здесь будет пояснен наиболее предпочтительный вариант осуществления.

На фиг.2 показано схематическое изображение конструкции системы топливных элементов согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Система топливных элементов согласно настоящему изобретению содержит стопку 14 топливных элементов, в которой анод 10 с имеющейся на нем электролитной мембраной (не показана) для генерации электрической энергии посредством электрохимической реакции между водородом и кислородом и катод 12 расположены во множественном числе в виде стопки (пакета); топливный бак 16 для хранения топлива, подаваемого на аноды 10; блок 18 подачи воздуха для подачи кислородсодержащего воздуха на катоды 12; камеру 22 сгорания водорода для нагрева топлива и воздуха, подаваемых в стопку 14 топливных элементов с использованием водорода, образующегося на анодах 10 после реакции; блок очистки для повторного сбора оставшегося в системе топлива в топливный бак 16, когда система останавливается; и средство управления для управления каждым конструктивным элементом.

Стопка 14 топливных элементов снабжена охлаждающим вентилятором 20 для охлаждения этой стопки 14 топливных элементов.

Топливный бак 16 соединен с анодами 10 стопки 14 топливных элементов с помощью линии 26 подачи топлива, и на одной стороне этой линии 26 подачи топлива установлен топливный насос 28 для нагнетания топлива, хранящегося в топливном баке 16.

Кроме того, как показано на фиг.3, топливный бак 16 включает в себя топливный комплект 30 для повышения температуры топлива с использованием тепла реакции, выделяющегося при смешивании порошкообразного топлива с водой, хранящейся в топливном баке 16, перед включением системы топливных элементов; и лопастную мешалку 32 для принудительного перемешивания порошкообразного топлива с водой, когда порошкообразное топливо подают в топливный бак 16 из топливного комплекта 30.

Порошкообразное топливо, хранящееся в топливном комплекте 30, состоит из NaOH и BH4. Если NaOH смешивают с водой, то происходит реакция согласно следующему уравнению реакции и выделяется тепло.

Уравнение реакции NaOH+H2O→NaOH(H2О)+9˜13 ккал/моль

Блок 18 подачи воздуха включает в себя линию 34 подачи воздуха для подведения атмосферного воздуха к катодам 12 стопки 14 топливных элементов; воздушный фильтр 36, установленный на входе линии подачи воздуха, и фильтрующий воздух, всасываемый в линию 34 подачи воздуха; воздушный насос 42, установленный на одной стороне линии 34 подачи воздуха и создающий всасывающую силу для всасывания внешнего воздуха; и увлажнитель 38 для увлажнения воздуха, всасываемого воздушным насосом 42. Увлажнитель 38 снабжен водяным баком 40 для подачи воды.

Блок очистки может быть реализован разными способами, которые будут описаны ниже.

Блок очистки согласно одному варианту осуществления включает в себя сепаратор 44 газа/жидкости для разделения топлива, отведенного от анодов 10 стопки 14 топливных элементов после реакции, на газ и жидкость; линию 48 рециркуляции для повторного сбора жидкого топлива, выходящего из сепаратора 44 газа/жидкости в топливный бак 16; и рециркуляционный насос 46, установленный на линии 48 рециркуляции и нагнетающий рециркулируемое жидкое топливо в топливный бак 16.

Блок очистки согласно одному варианту осуществления повторно собирает топливо, оставшееся в стопке 14 топливных элементов, в топливный бак 16 через линию 48 рециркуляции путем приведения в действие рециркуляционного насоса 46 в течение определенного времени после остановки системы.

NaBO2 и 4Н2, образовавшиеся на анодах 10 стопки 14 топливных элементов после реакции, разделяют на газ и жидкость. В данном случае жидкие воду и NaBO2 повторно собирают в топливный бак 16 через линию 48 рециркуляции топлива, а газообразный водород выводят наружу.

Камера 22 сгорания водорода соединена с линией 26 подачи топлива и линией 34 подачи воздуха и соединена с сепаратором газа/жидкости линией 50 подачи водорода для нагрева тем самым топлива и воздуха, которые проходят по линии 26 подачи топлива и линии 34 подачи воздуха, с использованием тепла, выделяющегося при сжигании водорода, поступающего из сепаратора 44 газа/жидкости.

Блок очистки согласно второму варианту осуществления приводит в действие топливный насос 28 в обратном направлении, когда система останавливается, и таким образом возвращает топливо, оставшееся в стопке 14 топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак 16. То есть, когда система остановлена, блок очистки на определенное время запускает топливный насос 28 в обратном направлении посредством блока 80 управления.

Блок очистки согласно третьему варианту осуществления, как показано на фиг.4, состоит из линии продувки, присоединенной между линией подачи топлива и линией подачи воздуха, и трехходового клапана, установленного в том месте, где линия продувки и линия подачи топлива соединяются друг с другом.

В блоке очистки согласно третьему варианту осуществления трехходовой клапан приводят в действие для соединения друг с другом линии подачи воздуха и анодов, когда система останавливается, а воздушный насос 42 приводят в действие для подачи воздуха на аноды, и, таким образом, оставшееся на анодах топливо возвращается в топливный бак по линии рециркуляции.

На фиг.5 показана схема, иллюстрирующая средство управления для управления системой топливных элементов согласно настоящему изобретению.

Это средство управления включает в себя датчик 64 температуры, установленный на стопке 14 топливных элементов и регистрирующий температуру стопки 14 топливных элементов; выключатель 66 для включения/выключения топливных элементов; и блок 80 управления для управления работой каждого конструктивного элемента в соответствии с сигналами, поступающими от датчика 64 температуры и выключателя 66.

Ниже будет пояснен способ управления системой топливных элементов согласно настоящему изобретению.

На фиг.6 показана логическая блок-схема, иллюстрирующая способ управления системой топливных элементов согласно настоящему изобретению.

Сначала топливный комплект 30 устанавливают на топливном баке 16 для смешивания тем самым воды, хранящейся в топливном баке 16, с порошкообразным топливом, хранящимся в топливном комплекте 30, и таким образом для приготовления раствора топлива (топливного раствора). При этом по мере того, как вода и порошкообразное топливо смешиваются друг с другом в топливном баке 16, выделяется тепло (S10).

Кроме того, если температура топливного раствора достигла нужного уровня, то приводят в действие систему топливных элементов за счет мощности аккумуляторной батареи (не показана) (S20).

То есть, за счет мощности аккумуляторной батареи приводят в действие топливный насос 28, благодаря чему топливо, температура которого повышена в результате смешивания в топливном баке 16, подают на аноды 10 стопки 14 топливных элементов. В то же время, за счет мощности аккумуляторной батареи приводят в действие воздушный насос 42, благодаря чему на катоды 12 подают воздух из блока 18 подачи воздуха. В соответствии с этим топливо и воздух реагируют с помощью электролитной мембраны с образованием ионов. В данном процессе, при котором из ионов образуется вода посредством электрохимической реакции, на анодах 10 образуются электроны и перемещаются к катодам 12, тем самым генерируя электричество.

Кроме того, водород, образовавшийся на анодах 10 стопки 14 топливных элементов после реакции, выделяют сепаратором 44 газа/жидкости для подачи тем самым в линию 50 подачи водорода.

Водород, отводимый из сепаратора 44 газа/жидкости, подают в камеру 22 сгорания водорода по линии 50 подачи водорода. Затем водород сжигают в этой камере 22 сгорания водорода с выделением тем самым тепла, и при этом топливо и воздух, подаваемые в стопку 14 топливных элементов, нагреваются при прохождении через камеру 22 сгорания водорода (S30).

Аналогично этому, на первой стадии топливо нагревают с использованием тепла, выделившегося в результате смешивания топлива и воды в топливном баке 16, и после того как система топливных элементов приведена в действие, топливо нагревают с помощью камеры 22 сгорания водорода. В соответствии с этим температура стопки 14 топливных элементов может достигать целевой температуры в кратчайшее время.

При включении системы топливных элементов определяют, превышает ли температура стопки 14 топливных элементов заданную температуру α или нет (S40).

То есть, если датчик 64 температуры, установленный на стопке 14 топливных элементов, регистрирует температуру стопки 14 топливных элементов и выдает ее на блок 80 управления, блок 80 управления сравнивает эту температуру стопки 14 топливных элементов с заданной температурой α и, таким образом, определяет, превышает ли температура стопки 14 топливных элементов заданную температуру α. В данном случае, заданная температура α, предпочтительно, установлена равной 60°С.

В вышеупомянутом процессе, если определено, что температура стопки 14 топливных элементов больше заданной температуры α, аккумуляторная батарея заряжается, система приводится в действие с использованием электрического тока, генерируемого стопкой 14 топливных элементов, и ток подается на нагрузку (S50).

В ходе работы системы топливных элементов определяют, находится ли система в состоянии режима очистки (S60). То есть, определяют, остановил ли пользователь систему путем переключения выключателя 66 для остановки системы топливных элементов или нет.

При этом, если определено, что система не находится в состоянии режима очистки, определяют, превышает ли температура стопки 14 топливных элементов заданную температуру β (S70). То есть, если датчик 64 температуры регистрирует температуру стопки 14 топливных элементов и выдает ее на блок 80 управления, блок 80 управления сравнивает температуру стопки 14 топливных элементов с заданной температурой β. В данном случае заданная температура β, предпочтительно, установлена равной приблизительно 80°С.

В вышеупомянутом процессе, если определено, что температура стопки 14 топливных элементов выше этой заданной температуры, то приводят в действие охлаждающий вентилятор 20 с тем, чтобы препятствовать увеличению температуры стопки 14 топливных элементов свыше заданной температуры β.

Снова определяют, находится ли система в состоянии режима очистки (S90).

Если система не находится в состоянии режима очистки, определяют, стала ли температура стопки 14 топливных элементов ниже заданной температуры α (S100).

Кроме того, если определено, что температура стопки 14 топливных элементов стала ниже заданной температуры α, блок 80 управления останавливает работу охлаждающего вентилятора 20 (S110).

Если на этапах S60 и S90 определено, что система находится в состоянии режима очистки, т.е. если пользователь переключил выключатель 66 в положение «выключено», блок 80 управления включает охлаждающий вентилятор 20 посредством электрических сигналов, поступающих от выключателя 66, для осуществления тем самым охлаждения стопки 14 топливных элементов и для осуществления операции очистки системы (S120 и S130).

Здесь, операция очистки представляет собой операцию повторного сбора топлива, оставшегося в любой линии этой системы или в стопке 14 топливных элементов, в топливный бак 16 перед остановкой системы.

Ниже будут пояснены различные варианты осуществления операции очистки.

При операции очистки согласно одному варианту осуществления блок 80 управления на определенное время приводит в действие рециркуляционный насос 46, когда система остановлена, и таким образом повторно собирает топливо, оставшееся в стопке 14 топливных элементов и в любой линии, в топливный бак 16 по линии 48 рециркуляции.

При операции очистки согласно второму варианту осуществления блок 80 управления приводит в действие топливный насос 28 в обратном направлении, когда система остановлена, и таким образом возвращает топливо, оставшееся в линии 26 подачи топлива и в стопке 14 топливных элементов, в топливный бак 16.

При операции очистки согласно третьему варианту осуществления блок 80 управления приводит в действие трехходовый клапан для соединения тем самым друг с другом линии подачи воздуха и анодов стопки топливных элементов, и при этом приводится в действие воздушный насос с тем, чтобы вдувать воздух на аноды, тем самым возвращая оставшееся на анодах топливо в топливный бак 16 по линии 48 рециркуляции.

Затем, если операция очистки завершена, система останавливается (S140).

Режим очистки может быть применен на любом этапе, поскольку пользователь может, при необходимости, остановить систему топливных элементов в то время, когда эта система находится в работе. Кроме того, если выключатель 66 переключен пользователем в положение «включено» для повторного включения системы после того, как эта система была остановлена, то мощность аккумуляторной батареи передается в каждую часть системы для повторения вышеупомянутых процессов (S150).

В соответствии с системой топливных элементов и способом управления ею, на первой стадии топливо нагревают с использованием тепла, выделяющегося при смешивании порошкообразного топлива с водой, а после включения системы топливо нагревают с использованием водорода, образующегося на анодах после реакции. Поэтому температура стопки топливных элементов может достигать целевой температуры в кратчайшее время для улучшения функционирования и надежности топливных элементов.

Кроме того, когда система топливных элементов временно останавливается, или работа системы топливных элементов заканчивается, на короткое время приводится в действие охлаждающий вентилятор для охлаждения тем самым системы топливных элементов, что повышает стабильность системы.

Кроме того, когда система останавливается, топливо, оставшееся в стопке топливных элементов и в любой линии, возвращается в топливный бак для повышения производительности.

Специалистам в данной области будет очевидно, что в настоящем изобретении могут быть выполнены различные вариации и модификации без отхода от сущности и объема изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает его модификации и вариации, при условии, что они находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Похожие патенты RU2319258C1

название год авторы номер документа
СИСТЕМА ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА 2003
  • Чо Тае-Хее
  • Парк Миунг-Сеок
  • Чой Хонг
  • Ким Киу-Дзунг
  • Ли Миеонг-Хо
  • Ким Чеол-Хван
  • Хванг Йонг-Дзун
  • Ко Сеунг-Тае
  • Хео Сеонг-Геун
RU2316084C1
СИСТЕМА ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЕЮ 2003
  • Чо Тае-Хее
  • Парк Миунг-Сеок
  • Чои Хонг
  • Ким Киу-Дзунг
  • Ли Миеонг-Хо
  • Ким Чеол-Хван
  • Хванг Йонг-Дзун
  • Ко Сеунг-Тае
  • Хео Сеонг-Геун
RU2325009C1
СИСТЕМА ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 2003
  • Чо Тае-Хее
  • Парк Миунг-Сеок
  • Чой Хонг
  • Ким Киу-Дзунг
  • Ли Миеонг-Хо
  • Ким Чеол-Хван
  • Хванг Йонг-Дзун
  • Ко Сеунг-Тае
  • Хео Сеонг-Геун
RU2326471C2
СИСТЕМА ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 2004
  • Парк Миунг-Сеок
  • Ким Киу-Дзунг
  • Ли Миеонг-Хо
  • Ким Чеол-Хван
  • Хванг Йонг-Дзун
  • Ко Сеунг-Тае
  • Хео Сеонг-Геун
  • Чо Тае-Хее
RU2334307C1
ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ИЗЛУЧАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ ВОДЯНОГО ТИПА 2006
  • Ким Тае-Вон
  • Чой Хонг
RU2327258C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКОМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ДЛЯ ПОДКЛЮЧАЕМОЙ К ЛИНИИ СИСТЕМЫ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА 2006
  • Ким Тае-Вон
  • Ко Сеунг-Тае
RU2325749C1
ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С КОНТРОЛЛЕРОМ ТЕМПЕРАТУРЫ/ВЛАЖНОСТИ 2006
  • Хванг Йонг-Дзун
  • Ким Ки-Донг
RU2321925C1
УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА И СПОСОБ ТАКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 2006
  • Ким Тае-Вон
  • Чои Хонг
RU2327259C1
ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, СПОСОБНЫЙ К ЗАВИСЯЩЕЙ ОТ НАГРУЗКИ РАБОТЕ 2006
  • Ко Сеунг-Тае
  • Парк Миунг-Сеок
RU2325010C1
МОДУЛЬНАЯ ТОПЛИВНО-ЭЛЕМЕНТНАЯ СИСТЕМА 2007
  • Парк Миунг-Сеок
  • Хванг Йонг-Дзун
  • Ко Сеунг-Тае
  • Парк Дзунг-Гиу
  • Хео Сеонг-Геун
  • Ким Ки-Донг
  • Ким Тае-Вон
  • Риоо Сунг-Нам
  • Ким Сун-Хое
  • Гу Бон-Гван
  • Йоук Хиунг-Киу
  • Ли Хиун-Дзае
  • Ли Гил-Йонг
  • Парк Дзун-Сеонг
  • Квон Сун-Гу
  • Парк Биунг-Так
  • Ли Санг-Хеон
  • Дзин Геун-Хо
RU2334309C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 319 258 C1

Реферат патента 2008 года СИСТЕМА ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЕЮ

Изобретение относится к системе топливного элемента. Согласно изобретению система топливного изобретения содержит топливный бак, присоединенный к аноду стопки топливного элемента для подачи водородсодержащего топлива на анод; блок подачи воздуха, присоединенный к катоду стопки топливного элемента для подачи кислородсодержащего воздуха на катод; нагревательный блок для нагрева воздуха и топлива, подаваемых в стопку топливного элемента; и блок очистки для возврата оставшегося в каждой системе топлива в топливный бак, когда работа системы останавливается. Техническим результатом изобретения является повышение надежности функционирования и производительности топливных элементов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 319 258 C1

1. Система топливных элементов, содержащая стопку топливных элементов, каждый из которых включает в себя анод и катод, размещенные в таком состоянии, что между ними проложена электролитная мембрана; топливный бак, соединенный с анодами топливных элементов линией подачи топлива для подачи водородсодержащего топлива на эти аноды; блок подачи воздуха, соединенный с катодами топливных элементов линией подачи воздуха для подачи кислородсодержащего воздуха на эти катоды; нагревательный блок для нагрева воздуха и топлива, подаваемых к топливным элементам; и блок очистки для возврата топлива, оставшегося в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак, когда работа системы останавливается2. Система топливных элементов по п.1, в которой на стопке топливных элементов установлен охлаждающий вентилятор для охлаждения стопки топливных элементов, когда работа системы останавливается.3. Система топливных элементов по п.1, в которой нагревательный блок состоит из камеры сгорания водорода, установленной на линии подачи топлива и линии подачи воздуха, для нагрева топлива и воздуха, подаваемых в топливные элементы, с использованием образовавшегося в топливных элементах водорода в качестве источника нагрева.4. Система топливных элементов по п.1, в которой нагревательный блок состоит из топливного комплекта, установленного на топливном баке, для нагрева топлива с использованием тепла, выделяющегося при смешивании порошкообразного топлива с водой, хранящейся в топливном баке.5. Система топливных элементов по п.1, в которой блок очистки состоит из: линии повторного сбора топлива, присоединенной между стопкой топливных элементов и топливным баком, для повторного сбора выходящего из стопки топливных элементов топлива в топливный бак; и рециркуляционного насоса, установленного на линии повторного сбора топлива, для возврата топлива, оставшегося в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак через линию повторного сбора топлива, когда работа системы останавливается.6. Система топливных элементов по п.1, в которой блок очистки состоит из: топливного насоса, установленного на линии подачи топлива, для нагнетания топлива; и контроллера для возврата топлива, оставшегося в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак путем приведения в действие топливного насоса в обратном направлении, когда работа системы останавливается.7. Система топливных элементов по п.1, в которой блок очистки состоит из линии продувки, присоединенной между линией подачи топлива и линией подачи воздуха, и трехходового клапана, установленного в том месте, где линия продувки и линия подачи топлива соединяются друг с другом, и возвращает топливо, оставшееся в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак путем вдувания воздуха на аноды, когда работа системы останавливается.8. Способ управления системой топливных элементов, включающий в себя: этап нагрева для нагрева топлива; этап генерации электричества с подачей нагретого топлива и воздуха в стопку топливных элементов и, таким образом, генерации электрической энергии; и этап очистки для возврата топлива, оставшегося в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак, когда работа системы останавливается при осуществлении первого и второго этапов.9. Способ по п.8, дополнительно включающий в себя этап приведения системы в действие с использованием источника питания в виде аккумуляторной батареи после нагрева топлива на этапе нагрева.10. Способ по п.8, в котором топливо нагревают с использованием тепла, выделяющегося при смешивании топлива с водой на этапе нагрева.11. Способ по п.10, в котором на топливный бак, где хранится вода, установлен топливный комплект, где хранится порошкообразное топливо (порошок NaOH и BH4), и, таким образом, на этапе нагрева смешивают порошкообразное топливо с водой.12. Способ по п.8, в котором на этапе нагрева топливо нагревают с использованием водорода, образующегося на анодах топливных элементов, в качестве источника нагрева.13. Способ по п.8, дополнительно включающий в себя этап зарядки аккумуляторной батареи на этапе генерации электричества, когда температура стопки топливных элементов выше, чем некоторая заданная температура.14. Способ по п.8, в котором на этапе очистки приводят в действие рециркуляционный насос для повторного сбора топлива, оставшегося в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, в топливный бак через линию повторного сбора, когда работа системы останавливается.15. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя этап охлаждения стопки топливных элементов путем приведения в действие охлаждающего вентилятора на этапе очистки.16. Способ по п.8, в котором на этапе очистки топливо, оставшееся в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, возвращают в топливный бак путем приведения в действие топливного насоса в обратном направлении.17. Способ по п.8, в котором на этапе очистки топливо, оставшееся в стопке топливных элементов и в линии подачи топлива, возвращают в топливный бак путем вдувания воздуха на аноды топливных элементов, когда работа системы останавливается.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2319258C1

Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
RU 2002104017 A, 20.08.2003
US 2003022037 A1, 30.01.2003
US 6194095 A, 27.02.2001.

RU 2 319 258 C1

Авторы

Чо Тае-Хее

Парк Миунг-Сеок

Чой Хонг

Ким Киу-Дзунг

Ли Миеонг-Хо

Ким Чеол-Хван

Хванг Йонг-Дзун

Ко Сеунг-Тае

Хео Сеонг-Геун

Даты

2008-03-10Публикация

2003-12-12Подача