Электрохимический холодильник-термошкаф Советский патент 1986 года по МПК F25B21/00 

Изобретение относится к хо;к)лильной технике, в частности к холодильникам с малым объемом холодильной камеры, )аботаюН1им на электрохимических ячейках. Цель изобретения нов ышение тенлои холодонроизводительности и повышение : Kcn:iyaрационной надежности при работе от низковольтного источника ностоянного тока. На фиг. 1 cxeмaти u o изображен электрохимический холодильник-те()МОН1каф, разрез; на фиг. 2 - сечение А--А на фиг. 1. Элект)охимический холодильник-термошкаф соде)жит две элект)охимические ячейки 1 и 2, ))егенеративный теплообменник 3, регулятор 4 нанряжения источника ностоянного тока, фа)тук 5, крьцнку 6, заглу1нку 7, нижнюю крынжу 8, клеммы 9 для внешнего источника ностоянного тока, выключатель 10 и не)ек |ючатель 1 1 полярности нанряжения. Ячейка I содержит полости 12 и 13 высокого и низкого давлений соответственно, электроды 14 и 15, электролит 16, теплопроводную стенку 17, тенлопроводпую сетку 18 и теплоизоляпионпую стенку 19 с оребрением. Ячейка 2 состоит из полостей 20 и 21 высокого и низкого давлений, электродов 22 и 23, электролита 24, гофрированной тенлоп)оводной стенки 25, тепло11)оводной сетки 26 и тенлоизо;1Я11.ионной стенки 27. Между ячейками 1 и 2 расположена теплоизоляция 28. Холодильник-термошкаф имеет также камеру 29 с нолезным объемом. Электродные блоки ячеек выполнены многосекционпыми с диэлектрическими прокладками 30 между секциями, через которые н)О11уш,ены тоководы 31. В качестве рабочего тела в ячейках может бьггь использована смесь газов, нанример аммиака с водородом в нестехиометрическом составе: 1 моль рабочего тела равен 1 моль аммиака нлюс 0,5 моль водорода, а н качестве электролитных мембран может быть использован по|)истый диэлектрический суха)ь, пропитанный насьиценным водным раствором соли с проводимостью по комплексному иону типа (NH4)2SO4, NH4C1, NH4NO3. Электрохимический холодильник-термо1нкаф работает следующим образом. В )ежиме холодильника к клеммам 9 подводится напряжение от источника ностоянного тока. Ячейка 2 работает в режиме электрохимического детандера, а ячейка 1 - в режиме электрохимического ко.мпрес129 сора. Рабочий процесс токообразования в ячейке 2 представляет собой процесс расши)ения рабочего от максимального давления, например I атм, до минимального давления, например 0,001 атм, с поглошением Ten.ia из камеры 29 при минимальной температуре, нанример 263 К, и заключается в ионизации рабочего тела высокого дав;1е1|ия в полости 20 по реакции NH:i + И е - NHtna границе мембрана 24 - элект)од 22, перетоке ионов NH через слой электролита под действием градиента элект)ос1 атического ноля, рекомбинации и()П()в lia |ранице .мембрана 24 элект)()д 23 по реакции NHI+e - NH:{-f- li в полости 21. Рабочий процесс токообразования в ячейке 1 представляет собой процесс сжатия рабоче1о тела и iijjoходит с выделением тепла при максимальной температуре, нап)имер 313 К, в окружающую среду и заключается в ионизации рабочего тела низкого давления в полости 13 но |)еакпии Ntlj + Н -- е на границе электрод 15 - мембрана 16, перетоке ионов NMjt через слой электролита под действием градиента электростатического iio;m, рекомбинапии ионов NH4 па граниче мемб)ана 16 электрод 14 по реакции NH.f + е NH.i + Н в полости 12. Для уменьн1ения потерь тепла в цикле изобарические процессы охлаждения и нагрева осуществляют в теплообменшже 3. В режи.ме термо1пка4)а переключатель 1 1 поля)пости перек.лючают в противоположное положение. В )езультате ячейка 1 работает в )ежиме электрохимического детандера, погло1цая тепло из окружающей среды, а ячейка 2 -- в )ежиме электрохимического KOMiipeccojia, сбрасывая тепло в камеру 29 при более высокой температу)е. Плавное регулирование режимов обогрева и охлаждения камеры 29 осуществляется реостатом 4. При работе электрохимического холодильника-термошкафа от низковольтного источника постоянного тока количество секций электродных блоков ячеек может быть определено по формуле: где п - число прокладок; Е - ЭДС источника нитания; и-- напряжение разложения электролита.

/4 /,

73

12

21

22

23

16

J7

30

1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ХОЛОДИЛЬНИК-ТЕР.МОШКАФ, содержащий теплоизолированную камеру и две электрохимические ячейки с электродами, нодключенными к источнику постоянного тока, причем ячейки соединены между собой через регенеративный теплообменник и одна из них размещена в камере, а другая - снаружи последней, отличающийся тем, что. с целью повышения тепло- и холодопроизводительности и снижения энергозатрат, ячейки выполнены в виде коаксиально расположенных по разные стороны боковой стенки камеры сосудов, регенеративный теплообменник расположен под камерой, а электроды выполнены в виде полых цилиндров с двухслойными стенками из пористого материала и электролитом между слоями, коаксиально установлены в своей ячейке и подключены к источнику тока посредством переключателя полярности. 2. Холодильник-термощкаф по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повыщения эксплуатационной надежности при работе от низковольтного источника постоянного тока, каждый электрод выполнен многосек ционным с диэлектрическими прокладками между секциями. (Л ю О5 1чЭ :о