RU2011137787A - ELECTROCHEMICAL GENERATOR BASED ON HYDROGEN-OXYGEN FUEL ELEMENTS AND METHOD FOR REMOVING WATER AND HEAT FROM REACTION AREA OF BATTERY OF FUEL ELEMENTS - Google Patents

Abstract

1. Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов, содержащий контур сброса тепла с датчиком температуры и насосом, выход которого соединен с входом радиатора-излучателя, батарею топливных элементов с трубопроводами подвода водорода и кислорода, с шинами выхода электричества, с клапаном сброса воды, систему управления и контроля электрохимического генератора, контур прокачки водорода, включающий вентилятор, выход которого соединен с трубопроводом подачи водорода в батарею топливных элементов, а вход - с выходом водорода из центрифуги-сепаратора сигнализаторами уровня влаги, отличающийся тем, что в него введен смеситель по водороду и воде с штуцерами входа воды, входа водорода и выхода смеси водорода и воды из батареи топливных элементов, при этом на штуцере входа водорода в смеситель по водороду и воде установлен датчик температуры, а выход из центрифуги-сепаратора по воде подсоединен к входу насоса, выход из радиатора подсоединен к входу воды смеси-геля по воде и водороду, вход смеси водорода с водой соединен с входом в центрифугу-сепаратор, причем клапан сброса воды подключен к контуру съема тепла, а сигналы отдатчиков температуры и сигнализаторов уровня влаги связаны с входом в систему управления и контроля электрохимического генератора, выходы из которой связаны с насосом и клапаном сброса воды.2. Способ удаления воды и тепла из зоны реакции батареи топливных элементов, включающий подачу водорода и кислорода в батарею топливных элементов, продувку водородом топливных элементов, выход пароводородной смеси из зоны реакции батареи топливных элементов, охлаждение полу1. An electrochemical generator based on hydrogen-oxygen fuel cells, comprising a heat discharge circuit with a temperature sensor and a pump, the output of which is connected to the radiator-radiator input, a fuel cell battery with hydrogen and oxygen supply pipelines, with electricity output buses, and a water discharge valve , a control and monitoring system for an electrochemical generator, a hydrogen pumping circuit, including a fan, the outlet of which is connected to the pipeline for supplying hydrogen to the fuel cell battery, and the input is with the release of hydrogen from the centrifuge separator with moisture level indicators, characterized in that a hydrogen and water mixer with fittings for water inlet, hydrogen inlet and outlet of a mixture of hydrogen and water from the fuel cell battery is introduced into it, while the hydrogen inlet to the mixer a temperature sensor is installed for hydrogen and water, and the outlet of the centrifuge-separator for water is connected to the inlet of the pump, the outlet of the radiator is connected to the inlet of the water of the mixture of gel-water and hydrogen, the inlet of the mixture of hydrogen with water is connected to the inlet of the centrifuge-separ ator, moreover, the water discharge valve is connected to the heat removal circuit, and the signals of temperature sensors and moisture level signaling devices are connected to the input to the control and monitoring system of the electrochemical generator, the outputs of which are connected to the pump and the water discharge valve. 2. The method of removing water and heat from the reaction zone of the fuel cell battery, comprising supplying hydrogen and oxygen to the fuel cell battery, hydrogen purging the fuel cells, leaving the steam-hydrogen mixture from the reaction zone of the fuel cell battery, cooling the floor

Claims (2)

1. Электрохимический генератор на основе водородно-кислородных топливных элементов, содержащий контур сброса тепла с датчиком температуры и насосом, выход которого соединен с входом радиатора-излучателя, батарею топливных элементов с трубопроводами подвода водорода и кислорода, с шинами выхода электричества, с клапаном сброса воды, систему управления и контроля электрохимического генератора, контур прокачки водорода, включающий вентилятор, выход которого соединен с трубопроводом подачи водорода в батарею топливных элементов, а вход - с выходом водорода из центрифуги-сепаратора сигнализаторами уровня влаги, отличающийся тем, что в него введен смеситель по водороду и воде с штуцерами входа воды, входа водорода и выхода смеси водорода и воды из батареи топливных элементов, при этом на штуцере входа водорода в смеситель по водороду и воде установлен датчик температуры, а выход из центрифуги-сепаратора по воде подсоединен к входу насоса, выход из радиатора подсоединен к входу воды смеси-геля по воде и водороду, вход смеси водорода с водой соединен с входом в центрифугу-сепаратор, причем клапан сброса воды подключен к контуру съема тепла, а сигналы отдатчиков температуры и сигнализаторов уровня влаги связаны с входом в систему управления и контроля электрохимического генератора, выходы из которой связаны с насосом и клапаном сброса воды.1. An electrochemical generator based on hydrogen-oxygen fuel cells, comprising a heat discharge circuit with a temperature sensor and a pump, the output of which is connected to the radiator-radiator input, a fuel cell battery with hydrogen and oxygen supply pipelines, with electricity output buses, and a water discharge valve , a control and monitoring system for an electrochemical generator, a hydrogen pumping circuit, including a fan, the outlet of which is connected to the pipeline for supplying hydrogen to the fuel cell battery, and the input is with the release of hydrogen from the centrifuge separator with moisture level indicators, characterized in that a hydrogen and water mixer with fittings for water inlet, hydrogen inlet and outlet of a mixture of hydrogen and water from the fuel cell battery is introduced into it, while the hydrogen inlet to the mixer a temperature sensor is installed for hydrogen and water, and the outlet of the centrifuge-separator for water is connected to the inlet of the pump, the outlet of the radiator is connected to the inlet of the water of the mixture of gel-water and hydrogen, the inlet of the mixture of hydrogen with water is connected to the inlet of the centrifuge-separ ator, and the water discharge valve is connected to the heat removal circuit, and the signals of temperature sensors and moisture level signaling devices are connected to the entrance to the control and monitoring system of the electrochemical generator, the outputs of which are connected to the pump and the water discharge valve. 2. Способ удаления воды и тепла из зоны реакции батареи топливных элементов, включающий подачу водорода и кислорода в батарею топливных элементов, продувку водородом топливных элементов, выход пароводородной смеси из зоны реакции батареи топливных элементов, охлаждение полученной пароводородной смеси до температуры конденсации пара путем впрыскивания воды, охлажденной до температуры окружающей среды, с расходом, определяемым выражением:

, где G - расход охлаждающей воды, кг/с; n_тэ - число ячеек топливных элементов; I - ток на клеммах электрохимического генератора, A; Δt - градиент температуры между топливными элементами и охлаждающей водой, К, с образованием пароводяной смеси с водородом, отделение сконденсированной воды от водорода, который снова перекачивают в батарею топливных элементов, удаление воды, отличающийся тем, что перед охлаждением пароводяной смеси с водородом отделяют сконденсированную воду из полученной смеси, при этом сконденсированную воду охлаждают до температуры окружающей среды, из сконденсированной воды удаляют воду, образовавшуюся в зоне реакции батареи топливных элементов, а оставшуюся часть воды смешивают с пароводородной смесью, выходящей из батареи топливных элементов. 2. A method of removing water and heat from the reaction zone of the fuel cell battery, comprising supplying hydrogen and oxygen to the fuel cell battery, purging the fuel cell with hydrogen, leaving the steam-hydrogen mixture from the reaction zone of the fuel cell battery, cooling the resulting steam-hydrogen mixture to a vapor condensation temperature by injecting water cooled to ambient temperature, with a flow rate defined by the expression:

where G is the flow rate of cooling water, kg / s; n _te - the number of cells of the fuel cells; I is the current at the terminals of the electrochemical generator, A; Δt is the temperature gradient between the fuel elements and cooling water, K, with the formation of a steam-water mixture with hydrogen, the separation of condensed water from hydrogen, which is again pumped into the fuel cell battery, the removal of water, characterized in that condensed water is separated before cooling the steam-water mixture with hydrogen from the resulting mixture, while the condensed water is cooled to ambient temperature, the water formed in the reaction zone of the fuel cell battery is removed from the condensed water, and the remainder of the water is mixed with a steam-hydrogen mixture leaving the fuel cell stack.