ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2277274
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ХИМИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
В ЭНЕРГИЮ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Имя изобретателя: Деремян Альберт Амаякович (RU); Петров Сергей Борисович (RU)
Имя патентообладателя: Деремян Альберт Амаякович (RU); Петров Сергей Борисович (RU)
Адрес для переписки: 344010, г.Ростов-на-Дону, ул. Чехова, 103/271, кв.32, А.А.Деремяну
Дата начала действия патента: 2004.11.10
Изобретение относится к области прямого преобразования химической энергии в
электрическую и может быть использовано в источниках тока. Согласно изобретению
способ получения электрической энергии переменного тока включает образование
симметричной электрохимической пары газопроницаемых инертных электродов,
разделенных слоем электролита (ионообменной мембраной), каждый из которых поочередно
работает топливным и окислительным электродом. Техническим результатом изобретения
является повышение КПД процесса преобразования и увеличение ресурса.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области прямого преобразования химической энергии в
электрическую и может быть использовано в источниках тока.
Известен способ преобразования химической энергии вещества в электрическую (Н.В.Коровин
"Электрохимические генераторы", Изд-во "Энергия", Москва, 1974, стр.5-12), при
котором образуют пару химически активных электродов, разделенных слоем электролита,
подают реагенты и отводят продукты реакции.
Недостатки известного способа заключаются в следующем.
Использование проводника с ионной проводимостью связано с переносом вещества
электролита, его разрушением и поляризацией электродов. Другим, не менее существенным
недостатком является использование окислителя и восстановителя высокой химической
чистоты, так как даже незначительные примеси загрязняют топливный элемент, снижают КПД
и сокращают срок его службы.
В основу заявляемого изобретения положена задача создания способа преобразования
энергии химического вещества в электрическую энергию, обеспечивающего повышение
эффективности процесса.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого
способа, состоит в повышении КПД процесса преобразования, значительном увеличении
срока службы топливного элемента (ТЭ), снижении стоимости топлива и окислителя, в
получении непосредственно в ТЭ переменного тока с возможностью его дальнейшей
трансформации.
Сущность предлагаемого способа преобразования химической энергии топлива в
электрическую заключается в следующем:
Образуют электрохимическую пару газопроницаемых инертных электродов, выполненных
из материала с электронной проводимостью, разделенных слоем электролита, камеры
окислителя и восстановителя, коммутационные соединения, систему функционального
обеспечения и подают реагенты в зоны протекания электрохимических реакций, отводя
продукты сгорания, поочередно меняя местами катод и анод, в результате чего
поляризация электродов ускоряет ход электрохимического процесса, не оказывая на него
отрицательного влияния, а ионы электролита совершают колебательные движения в объеме
электролита, не сопровождающиеся переносом вещества электролита.
Способ поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема устройства для обеспечения
смены полярности электродов, а на фиг.2 - график изменения тока.
Процессы адсорбции реагентов и реакции электрохимического горения на электродах ТЭ,
выполненных из материала с электронной проводимостью, способного к разложению и
ионизации как топлива, так и окислителя в равной мере, замкнутых электрической цепью на
внешнюю нагрузку, ведут к появлению электрического тока в цепи, сопровождающегося
снижением напряженности электрического поля между электродами. При смене реагентов на
электродах (либо смене электродами камер) имеет место аналогичный процесс, но с
изменением направления движения электрического тока на противоположный. Причем
электролит работает бесконечно долго, так как ионы электролита совершают
колебательные движения в объеме электролита, не сопровождающегося переносом вещества.
Конструкцию и материалы симметричной электрохимической пары, включающей в себя два
инертных газопроницаемых электрода, разделенных слоем электролита (ионообменной
мембраной), коммутационные соединения, системы функционального обеспечения
выбираются таким образом, чтобы отклонения максимального амплитудного значения тока в
противофазах работы генератора были равны по величине либо отличались не более чем на
25%.
Схема устройства для обеспечения смены полярности электродов выполняется, например,
на вращающемся роторе (фиг.1).
В качестве топлива может использоваться водород, метан и другие газообразные
углеводороды, пары спиртов или жидкого углеводородного топлива, продукты неполного
сгорания или газовой конверсии и т.п., а в качестве окислителя - кислород, воздух,
перекись водорода и другие окислители.
Пример осуществления способа:
Предлагаемый способ осуществляется с помощью устройства, изображенного на фиг.1.
Ротор 1 электрохимического генератора (ЭХГ), изготовленный из диэлектрического
материала и имеющий ось вращения, состоит из отдельных симметричных топливных
элементов, объединенных в группы по количеству фаз коммутационными соединениями с
возможностью токосъема в каждой группе, каждый из которых состоит из пластинки
твердого электролита 2 с нанесенными токовыводами 3 и напыленными на нее с обеих сторон
платиновыми электродами 4.
Статор ЭХГ состоит из камер окислителя и восстановителя (в зонах по количеству фаз),
зон стабилизации и системы функционального обеспечения.
При подаче реагентов на электроды в зоне 1 протекает реакция электрохимического
горения с токосъемом наиболее активной составляющей (фиг.2) (зона 1А) и со стабилизацией
продуктов реакции при разомкнутой внешней цепи (зона 1Б). При входе этой группы
электродов в зону 2 имеет место аналогичный процесс, но с изменением направления
движения электрического тока на противоположный.
Преимуществом заявляемого способа является возможность получения переменного
электрического тока непосредственно в ТЭ, значительного увеличения срока службы и
использование реагентов низкой химической чистоты.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ преобразования энергии топлива и окислителя в энергию переменного
электрического тока в электрохимическом генераторе, состоящем из ротора и статора,
при котором симметричные топливные элементы, каждый из которых состоит из твердого
электролита с токовыводами и электродами, объединяют в группы и размещают на роторе, а
на статоре размещают камеры окислителя и восстановителя, системы функционального
обеспечения, отличающийся тем, что каждый электрод выполнен из активного материала,
способного к разложению и ионизации как топлива, так и окислителя, а электроды
поочередно выполняют функции топливного и окислительного электродов при смене
реагентов на электродах за счет их вращения.
Версия для печати
Дата публикации 16.02.2007гг
вверх
|
