Водородно-кислородный электрохимический генератор

(Я ОтОз сов Оцттллис СКПХС 1 ЕСКПХ РЕСПУБЛПК(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт источников токай (72) Лазарев С.У.; Малашенко В.ИСтаньков В,Х; Трояновский В.В.(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности работы генератора и улучшение его удельных характеристик В генераторе в качестве блока управления продувочными клапанами используют последнюю по ходу реагента группу топливных элементов 4 и транзистор 13, переход змиттер-база которого включен в непроводящем направлении электрически параллельно группе топливных элементов, а колГОСУДАРСТВЕИНОЕ ПЛ 1 ЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ С ЙНСАНЛЕ ГОРСКОМУ СВИДЕ ЛЕКтар ПОдКПЮЧЕН К ОдНОМу ИЗ ВЬВОдОВ ОбМОтки продувочного клапана, Выбор количества и топпивных элементов в последней по ходу водорода группе топливных элементов определяется из выражения и =- О 0,3 В, где О - напряжение от тртркрытия транзистора; 0,3 В - допустимое напряжение при переполюсовке водородного электрода. Выбор количества и топливных элементов в последней по2ходу кислорода группе топливных элементов определяется из выражения иО; О,1 В, где 0,1 В -2 трдопустимое перенапряжение при переполюсовке кислородного электрода, а элементы в группе соедичены по реагенту параллельно. В таком генераторе продувка производится с минимальными потерями реагента, поскольку при появлении сигнала на открытие процувочного клапана газовые камеры полностью заполнены инертными примесями. 1 зл.ф-лы, 3 ип.Изобретение От)Оситс 51 к хымыческим источникам тока, а именно к электрахимическим генераторам 1,ЗХГ) 1 а основа водородно-кислородных топливньх элементов ,ТЗ), прздназнаен 1 ьх Для рабаты без Об)слум(ивания В течение длительного времени с автоматическим удаление)и инертных и)ииеГей 1 някяпливяк)ьцихся В процессе рябОты В, ГЯзавых кЯРерах ТЗ,Цель изобретения - ГОвыщР 1-ьие надежнаСти оаботы улюш 81 ие удьельнЦХ э)ектричгских хярсктеристик ЗлПри рабате пр 8 ДлЯГ 38 мОГО ЗХ Б р 8" зультате изменения полярности нагряжени.,) и( леднеи 1 ругпцЗ чт пааисходит Г)р;1 зяГ 10 лн 8 нии ин 8 ртными приИесями Газовой камеац ТЗ по льобамь, из оеагентов Грянзистар открьвяется,. па коллектсрной ььеги течет так, который Открывает прадуВОный к)Япан, Поскольку величина тока потребления продувочных элакть)амяг 1 итных клапаОв сОставгяет ОкОлО 1 г 1, та обмотка 01)одувачнаГО клапана может быть В(1108- на непосредственна В каллектарнуа цепь транзистора, Схема подклочения базы и эмиттаря тЯнзистаря к Выводам последней по хаДу 1)евгеника Группы ТЗ зависит От типа использУВР".ОГО тРанзистоРЯ ьп"Р-и) или ьР- р) л)и этом каггектор транзистора независима От 8 ГО типа падключР 1 к Од)Ому из Выводов и)Одувачнаго эл 8 ктрОмяГРитнаГО клапана, дГ)уГОЙ ББад котарОГО падклОчен к Выводу бятяг)еи, совпядяОьцему с ВьВодам 118 рваго па хОДу реагента ТЗ, Каль 1 чества ТЗ в последней па ходу реягентя гругпе определяется, с Одной стороьы, Вель ниной наи ря ж 81 и 51 об)ат 1 ОЙ паля 01 асти, и р)и котааай открымется транзистор, и, с дру- ГОЙ стороны, ве)1 иИной допустимоГО ОтрицятРльнаГО 1 я р 5)м(811 И 5 перепаласавяннай Груптьь, и,и катОрай 8 Де е и,)ОЕсхОдлт Выдел ени)1 и роти ВОполажнОГО Гяза ня члектаад ",еабоатимОГО "худ 1 РРИя Вальт-ямГ 1 ернай уя)яктеристыки, Рая:( Г 1 акяЗЯЛИ Экспе)ИРа 1 ТЯЛЬНЫ 8 ИССЛЕДОВЯНИЛ, ВЕ" личия дапустимОГО ат)ицятельнОГО няпря)уения ТЗ при переполюсовке водора,:)наго эл 6 РтрОДЯ 1 катарая Г 1 рОисхад 1 т при полнсм заполнении водородной камеры ьертныР 1 ы Гр)месями) 18 ГГ)евыцгет Ринус 0 В, Я при пеГ)епалосовке кисларадноГа элект)Одя пГ 10 сходит Гри зягОлнении кислородной кяР:ерц инертными примесявд) 1 с поевцьвае. мин 1(с 0 1 Воскальцу для откаытия Германиевых трянзистарОБ необходимо напряжение около минус 0,28, то количество 1 З в группе па ходу водорода Я па ходу кислорала ПЯВНО 2-Зучетом разброса характеристик транзисто 1 г;20 г ЗО ЭР:, 40 4 б 50 ров и объемов кислородных камер, Для того, чтобы топливные элементы В последней по ходу кислорода в группе заполнялись равОмерно инертными примесями и равномерно переполюсавывались, элементы В этой группе соединены по кислороду паралЛРЛЬНО,Ня фиг, 1 представлена электрическая схема предлагаемого ЗХГ при использовании транзисторов и-р-и; на фиг, 2 - то же с транзистором р-п-р, на фиг, 3 - контур реагсчтов в предлагаемом ЗХГ,Предлагаемое ЗХГ состоит из батареи 1, в которой топливные элементы 2 соединены ГО реяГенту последовательно с помацыа трубопроводов 3, В последней по ходу реагента в группе ТЗ 4 элементы соединены по реягенту параллельно. Если реагентом является водород, то группа состоит из одного ТЗ, Осли реЯГснтом 5 Вляется кислороД, то группа состоит из двух или трех ТЗ на схеме группа содержит три ТЭ), Реагент входит В батарею 1 из системы подачи реагента 5 (на схеме изображен регулятор давления), На выходе из батареи устянавлрн продувочный электромагнитный к)Япян 6(для периодического удаления инертных примесей. К выводам 7 и 8 батареи 1 подключена Внешняя нагрузка 9. Обмотка 10 продувочного электромагнитного клапана б подсоединена проводами 11 и 12 соответственна к выходу 7 батареи 1 на схеме к положительному выводу) и к коглектору ТГ)Я 11 зистора 13. В слу 4 ае если транзистор Р"р-и типа см. фиГ. 1), 8 ГО эмиттер пОДключен проводам 14 к палом(и- тельному Выводу группы ТЭ 4, а база провоДам 15-к отрицательному Выводу 8 батареи 1. Б случае, если транзистор р-п-р - типа Рсм. фиг, 2), его змиттер и база подклочены проБОДЯми 14 и 15 сООтветс.ВР 11 НО к ОтриЦЯ- тельному Выводу 8 батареи 1 и к положительному выводу группы ТЗ 4. При необходимости удаления инертных примесей по обоим реагентам целесообразно использовать встречную подачу реагентов, т,е. В этом слуае водород подается по батарее слева направо, а кислород - справа налево, при этом положительный Вывод последней группы ТЗ по кислороду совпадает с пало)кительным Вводом батареи, а атрицательн:й вцвод посг.едней группы ТЗ па Водороду совпадает с Отрицательным выводам батареи,Предлагаемый ЗХГ работает следуюцим образом. При замыкании электрической цепи на Внешн 010 нагрузку 9 по всем топливным элеменам 2 батареи 1 течет ток, пропорциональный 88 личине которого в ТЗ потребляются реягентц, паступаОьцие в ба304683 510 Формула изобретения1. ВОДОРОДНО-КИСЛОРОДНЫЙ ЗЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий батарею топливных элементов, соединенных последовательно электрически и по реагентам, системы подачи реагентов в батарею, продувочные электромагнитные клапаны, обмотки которых подсоединены к выводам батареи через блок управления продувочными клапанами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежностифработы и улучшения удельных электрических характеристик, в качестве блока управления тарею через систему подачи реагентов 5. При этом инертные примеси, содержащиеся в реагентах, на реакцию не потребляются, а потоком реагента переносятся в последнюю по ходу реагента группу ТЭ 4, Поскольку ТЗ в группе соединены по реагенту параллельно, а электрически последовательно (величина тока в каждом ТЭ одинаковая), то в элементах группы равномерно увеличивается содержание инертных примесей, и напряжение на группе ТЭ снижается до нулевого значения, а затем происходит изменение полярности последней группы ТЭ 4. При достижении величины напряжения группы ТЭ, равной около минус 0,2 В, транзистор 13 открывается и подключает обмотку 10 продувочного электромагнитного клапана 6 к выводам батареи. В результате по проводам 11, 12 и 14 течет ток потребления продувочного клапана 6, клапан 6 открывается, и происходит удаление инертных примесей. После удаления инертных примесей напряжение последней группы увеличивается, полярность группы ТЭ 4 восстанавливается, транзистор 13 запирается, в результате электрическая цепь обмотки 10 обеспечивается и продувачный клапан 6 закрывается, Интервалы времени между продувками (частота прадувок) зависят от чистоты подаваемых в батарею реагентов и величины тока нагрузки и устанавливаются автоматически. Отвод теплоты, выделяющейся в ТЭ в результате реакции, и образующейся воды может быть осуществлен любым известным способом, Например в необслуживаемых ЭХГ специальные сйстемы для отвода теплоты и удаления воды отсутствуют, Теплота рассеивается в окружающей среде, а вода накапливается в электролитных камерах ТЭ или специальных емкостях. 15 20 25 30 35 40 Предложение пазволяе" по сравнению с прототипом повысить надежность работы ЭХГ и улучшить его удельные электрические характеристики. Повышение надежности работы достигается засчет существенного снижения количества элементов устройства управления продувочным электромагнитным клапаном. Надежность работы предлагаемого устройства фактически сводится к надежности работы транзистора, Кроме того, повышение надежности работы предлагаемого устройства связано с тем, что получаемый электрический сигнал не зависит от изл 1 енения условий окружающей среды, Предлагаемое устройство не потребляет электрической энергии при закрытом продувочном клапане, в результате энергозатраты на собственные нужды снижаются до мичимума. Эта позволяет улучшить удельную энергию ЭХГдо 5 О. Кроме тога, существенно снижаются массы и объем устройства управления продувочным клапаном в предлагаемом ЭХГ, отпадает необходимость в пульте управления. Предлагаемое устройство позволяет проводить продувку с минимальными потерями чистого реагента, поскольку в момент появления сигнала на открытие продувочного клапана газовые камеры ТЭ полностью заполнены инертными примесями, что также приводит к повышению коэффициента использования реагентов и дополнительному улучшению удельных электрических характеристик, Предлагаемое устройство не требует какого-либо вмешательства оператора в процессе эксплуатации ЭХГ.(56) Патент США В 3697325,кл, 136 - 86, 1972.Патент США М 3580741,кл, 136-86, 1971. продувочными клапанами используют по- следнюю по ходу реагента группу топливных элементов и транзистор, переход эмиттер - база которых включен в непроводящем направлении электрически параллельно группе топливных элементов, а коллектор подключен к одному из выводов обмотки продувочного клапана, причем выбор количества п 1 топливных элементов в последней по ходу водорода группе топливных элементов определяется из выражения п 10,: 0,3 В, где Ь,- напряжение открытия транзистора; О,ЗВ - допустимое напряжение при переполюсовке водородного электрода, выбор количества и. топ.,г 2 Ыь юйь Флщ Составитель Техред М,Моргентал Карре,:Ор А,Лотьл ак 1 ираж НПО" Поиск" Росп 35. Москва, Ж, Рауш, ул,Гагарина, 101 ливных элементов в погледней по ходу кислорода группе топливных элементов определяется из выражения и, О,: 0,1 В,где ,1 Б - допустимое перенапряжение при перепал осовке кислородного электрода, а элементы в группе соединены по реагенту параллельно. Й 2. Генератор по и 1, отличающийся тем, что взят германиевый транзистор, количество элементов в последней по ходу водорода группе элементов равно одному, а в последней по ходу кислорода группе топливных элементов их число равно 2 - 3.