RU2453016C1 - Electric power accumulation device - Google Patents
Electric power accumulation device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453016C1 RU2453016C1 RU2010153147/07A RU2010153147A RU2453016C1 RU 2453016 C1 RU2453016 C1 RU 2453016C1 RU 2010153147/07 A RU2010153147/07 A RU 2010153147/07A RU 2010153147 A RU2010153147 A RU 2010153147A RU 2453016 C1 RU2453016 C1 RU 2453016C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- electrodes
- charging
- converter
- battery
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к источникам питания, которые могут быть использованы совместно с солнечными батареями, ветрогенераторами, для выравнивания пиков потребления электросетей.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to power supplies that can be used in conjunction with solar panels, wind generators, to equalize the peaks of power consumption.
Известна свинцовая аккумуляторная батарея (патент на изобретение №2299501, МПК Н01М 10/18, приоритет от 11.01.2006), содержащая корпус, свинцовые электроды, кислотный электролит. Недостатком данного устройства, как и всех свинцовых аккумуляторов, является загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами.Known lead-acid battery (patent for the invention No. 2299501, IPC Н01М 10/18, priority dated January 11, 2006) containing a housing, lead electrodes, an acid electrolyte. The disadvantage of this device, like all lead batteries, is the pollution of the environment with heavy metals.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для накопления электрической энергии (журнал Радио, №6 от 1955 г., стр.51-52) выполненное в виде газового аккумулятора, содержащего корпус, электроды, выполненные из активированного угля, погруженные в электролит, представляющий собой водный раствор хлорида натрия. По сравнению со свинцовыми аккумуляторами данный аккумулятор, благодаря использованию в качестве материала электродов активированного угля, а в качестве электролита - водного раствора поваренной соли, наносит минимальный ущерб окружающей среде. Недостатками указанного аккумулятора является засорение электродов, приводящее к снижению электрической емкости, а также деградация электролита. В результате ресурс подобных аккумуляторов составляет порядка 100 циклов. Ограниченность ресурса не позволяет использовать данный аккумулятор в промышленных масштабах.Closest to the proposed invention is a device for the storage of electrical energy (Radio magazine, No. 6 from 1955, p. 51-52) made in the form of a gas battery containing a housing, electrodes made of activated carbon, immersed in an electrolyte, which is an aqueous solution of sodium chloride. Compared with lead-acid batteries, this battery, due to the use of activated carbon as the electrode material, and as an electrolyte, an aqueous solution of sodium chloride, causes minimal environmental damage. The disadvantages of this battery is the clogging of the electrodes, leading to a decrease in electric capacity, as well as degradation of the electrolyte. As a result, the resource of such batteries is about 100 cycles. Limited resource does not allow the use of this battery on an industrial scale.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства для накопления электрической энергии с длительным ресурсом работы при минимальном загрязнении окружающей среды.The technical result of the present invention is to provide a device for the accumulation of electrical energy with a long service life with minimal environmental pollution.
Технический результат достигается тем, что устройство для накопления электрической энергии, содержащее газовый электрический аккумулятор, включающий корпус, электроды, разделенные сепаратором, выполненные из токопроводящего адсорбента, погруженные в раствор электролита, токосъемники, согласно изобретению снабжено зарядным преобразователем, выполненным с возможностью изменения полярности зарядного тока, подключенного к электродам. Кроме того, оно может быть снабжено разрядным преобразователем, подключенным к аккумулятору. Зарядный и разрядный преобразователи могут быть выполнены в виде одного блока с использованием двунаправленных ключей. Причем электроды могут занимать весь объем корпуса. В качестве электролита может быть использован водный раствор хлорида натрия. В качестве материала электродов могут быть использованы активированный уголь, либо активированная сажа, либо активированный графит, либо коллоидный углерод, либо пироуглерод, либо их смеси. Над электродами возможно размещение адсорбента, отделенного от электродов сепаратором. Корпус аккумулятора может быть снабжен предохранительным клапаном. В корпусе аккумулятора может быть выполнено одно или несколько отверстий с крышками. Устройство может быть снабжено датчиками, которые могут быть связаны с сервисной службой. Корпус аккумулятора может быть снабжен нагнетающим клапаном, связанным с насосом.The technical result is achieved by the fact that the device for storing electric energy, containing a gas electric battery, comprising a housing, electrodes separated by a separator, made of conductive adsorbent, immersed in an electrolyte solution, current collectors, according to the invention, is equipped with a charging converter configured to change the polarity of the charging current connected to the electrodes. In addition, it can be equipped with a discharge converter connected to the battery. Charging and discharge converters can be made in the form of a single unit using bidirectional keys. Moreover, the electrodes can occupy the entire volume of the housing. As the electrolyte, an aqueous solution of sodium chloride can be used. As the material of the electrodes, activated carbon, or activated carbon black, or activated graphite, or colloidal carbon, or pyrocarbon, or mixtures thereof can be used. Above the electrodes it is possible to place an adsorbent separated from the electrodes by a separator. The battery case may be equipped with a safety valve. One or more openings with covers may be made in the battery case. The device may be equipped with sensors that may be associated with a service department. The battery housing may be provided with a discharge valve associated with the pump.
Изобретение поясняется чертежамиThe invention is illustrated by drawings.
где на фиг.1 представлена схема устройства для накопления электрической энергии; на фиг.2 представлена схема газового электрического аккумулятора; на фиг.3 представлена схема устройства с зарядным и разрядным преобразователем; на фиг.4 представлена схема устройства с единым зарядно-разрядным преобразователем; на фиг.5 представлена блок-схема зарядно-разрядного преобразователя, выполненного с применением двунаправленных ключей.where figure 1 shows a diagram of a device for storing electrical energy; figure 2 presents a diagram of a gas electric battery; figure 3 presents a diagram of a device with a charging and discharge converter; figure 4 presents a diagram of a device with a single charge-discharge converter; figure 5 presents a block diagram of a charge-discharge converter made using bidirectional keys.
Устройство для накопления электрической энергии содержит зарядный преобразователь 1, подключенный с одной стороны к источнику питания, с другой стороны - к аккумулятору 2.A device for storing electric energy contains a
Аккумулятор 2 содержит корпус 3 с размещенными в нем электродами 4 и 5. В качестве материала электродов 4, 5 должен быть использован адсорбционный токопроводящий материал, например активированный уголь, либо активированная сажа, либо активированный графит, либо коллоидный углерод, либо пироуглерод, либо их смеси. Электроды 4, 5 могут занимать весь внутренний объем корпуса. Вывод электроэнергии осуществляется через токосъемники 6 и 7. Для устранения утечек газа над электродами размещен адсорбент 10. Электроды 4, 5 отделены друг от друга, а также от адсорбента 10 сепараторами 8 и 9. Корпус 3 аккумулятора 2 заполнен электролитом 11, например водным раствором хлорида натрия. Для залива и слива электролита 11 в корпусе 3 аккумулятора 2 выполнены отверстия 12, 13 с крышками. Для контроля работы аккумулятора 2 в нем установлены датчики 14. Для обеспечения продолжительной и безопасной работы аккумулятора 2 датчики 14 связаны с сервисной службой. На корпусе 3 аккумулятора 2 установлен предохранительный клапан 15. Для улучшения адсорбции в аккумуляторе 2 может создаваться повышенное давление с помощью нагнетающего клапана 16, соединенного с насосом 17. Напряжение с аккумулятора 2 может сниматься как напрямую, так и через разрядный преобразователь 18 (фиг.3). Если преобразователи выполнить с применением двунаправленных ключей, то зарядный 1 и разрядный 18 преобразователи можно совместить в один зарядно-разрядный преобразователь 19 (фиг.4). В случае работы зарядно-разрядного преобразователя 19 в однофазной сети и использования транзисторов с изолированным затвором, зарядно-разрядный преобразователь 19 может быть выполнен, например, по блок-схеме, представленной на фиг.5. Зарядно-разрядный преобразователь 19 состоит из фильтров 20, 21, 22, пар двунаправленных ключей 23-24, 25-26, 27-28, трансформатора 29 и блока управления 30. При этом зарядно-разрядный преобразователь 19 может также выполнять функции стабилизатора напряжения.The
Работа устройства осуществляется следующим образом: напряжение от источника энергии преобразуется преобразователем 1 заряда в зарядный ток, поступающий через токосъемники 6 и 7 в электроды 4 и 5. Под действием электрического тока в электролите 11 идет процесс электролиза. Раствор электролита 11 разлагается на газы. В случае применения в качестве электролита 11 раствора хлорида натрия получаемые водород и хлор адсорбируются поверхностью электродов 4 и 5, а в электролите 11 накапливается гидроксид натрия (NaOH) согласно химической реакции: 2NaCl+2Н2О↔Н2+Cl2+2NaOH. Площадью поверхности электродов 4, 5 определяется емкость аккумулятора. При разряде аккумулятора газы выделяются из электродов 4 и 5 и, соединяясь с гидроксидом натрия (NaOH), снова образуют раствор хлорида натрия. При этом на электродах 4, 5 могут осаждаться водонерастворимые соли (например, соли кальция и др.), содержащиеся в угле и электролите 11, уменьшая полезную площадь электродов 4, 5 и снижая электрическую емкость. Кроме того, водород удерживается углем значительно хуже хлора, и после разряда аккумулятора 2 часть хлора остается в электроде 4 (5). При смене полярности остатки газов устремляются из электродов 4, 5 наружу, где они встречаются с другим газом, который начинает образовываться в процессе электролиза. Реакция между газами приводит к образованию соляной кислоты, которая растворяет водонерастворимые соли, очищая тем самым электроды 4, 5. Часть газов, образующихся в процессе электролиза, выделяется с поверхности электродов 4, 5 и скапливается под крышкой корпуса 3. Чтобы избежать их утечки, и, как следствие, деградации свойств электролита 11, над электродами 4, 5 может быть расположен дополнительный слой адсорбента 10, например активированного угля. Впитывая поочередно (при смене полярности) разные газы, в нем происходит химическая реакция с образованием соляной кислоты, которая нейтрализуется щелочью, образующейся при электролизе. Получающийся раствор хлорида натрия снова используется в процессе электролиза. Величина адсорбции зависит от давления. Повысить значение адсорбции и тем самым повысить емкость аккумулятора 2 можно, увеличивая давление внутри корпуса 3, для чего можно использовать насос 17 совместно с нагнетающим клапаном 16. Для контроля параметров аккумулятора в нем могут быть установлены датчики 14, измеряющие основные параметры работы аккумулятора 2, такие как температура, давление, значение РН, количество срабатываний предохранительного клапана, уровень электролита. В случае перезаряда аккумулятора 2, например при выходе из строя зарядного преобразователя 1, или выхода из строя датчика 14 давления, может сверх допустимого значения повыситься давление газа внутри корпуса 3. Для предотвращения разрыва корпуса 3 может быть установлен предохранительный клапан 15. Информация от датчиков 14 может быть передана в сервисную службу для оценки потребности в профилактических либо ремонтных работах, что положительно скажется на безопасности и сроке службы устройства.The operation of the device is as follows: the voltage from the energy source is converted by the
Работа зарядно-разрядного преобразователя 19 осуществляется следующим образом: в зависимости от режима работы (заряд, разряд, стабилизация) напряжение через фильтры 20, 21, 22, устраняющие паразитные гармоники и обеспечивающие необходимый импеданс, подается через пару из симметричных двунаправленных ключей 23-24, 25-26, 27-28, преобразующих входное напряжение в напряжение переменного тока высокой частоты, преобразуемое трансформатором 29 и выпрямляемое синхронным выпрямителем, выполненным другой из пар симметричных двунаправленных ключей 23-24, 25-26, 27-28 и сглаженное одним из фильтров 20, 21, 22, подается в нагрузку. В зависимости от того, какая из пар ключей работает в режиме преобразования напряжения в высокочастотное, а какая - в режиме синхронного выпрямления, реализуются функции заряда, разряда аккумулятора, а также стабилизации выходного напряжения. Ключи управляются блоком управления 30, включающим в свой состав датчики напряжения, тока, температуры, управляющую логику и формирователи напряжений управления ключами. К блоку управления могут подводиться сигналы от датчиков аккумулятора, обеспечивающие контроль над его состоянием, включая измерение температуры, давления, РН и др.The work of the charge-
Устройство для накопления электрической энергии способно без последствий переносить глубокие разряды, быстрый заряд повышенным током, имеет простую конструкцию, низкую стоимость используемых материалов. Его ресурс составляет несколько тысяч циклов.The device for storing electric energy is capable of transferring deep discharges without consequences, a fast charge with an increased current, has a simple design, low cost of the materials used. Its resource is several thousand cycles.
Устройство может найти применение в составе установок альтернативной электроэнергетики совместно с солнечными батареями, ветрогенераторами и др., а также для выравнивания пиков потребления электрической мощности потребителями электрических сетей, что повысит эффективность использования существующих электростанций, линий электропередач, позволит снизить дефицит электрической энергии, избежать веерных отключений электропотребителей.The device can find application in alternative power plants together with solar panels, wind generators, etc., as well as for equalizing peaks in the consumption of electric power by consumers of electric networks, which will increase the efficiency of using existing power plants, power lines, reduce the shortage of electric energy, and avoid rolling blackouts power consumers.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153147/07A RU2453016C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Electric power accumulation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153147/07A RU2453016C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Electric power accumulation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2453016C1 true RU2453016C1 (en) | 2012-06-10 |
Family
ID=46680107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010153147/07A RU2453016C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Electric power accumulation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2453016C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2512190C2 (en) * | 2012-08-01 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of wood chips from felling site to processing site |
CN109417297A (en) * | 2016-04-05 | 2019-03-01 | 阿尔贝托·安德烈斯·桑塔那·拉米雷斯 | Ion power station |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU775816A1 (en) * | 1978-12-22 | 1980-10-30 | Конотопский Ордена Трудового Красного Знамени Электромеханический Завод "Красный Металлист" | Storage battery charging device |
US5330861A (en) * | 1992-05-07 | 1994-07-19 | Ovonic Battery Company, Inc. | Metal hydride cells having improved cycle life and charge retention |
RU2153211C2 (en) * | 1998-07-15 | 2000-07-20 | Уральский электрохимический комбинат | Storage battery |
RU2296406C1 (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-27 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) | Device for accelerated charge of storage battery with asymmetric current |
EP1205995B1 (en) * | 2000-11-13 | 2008-09-24 | Nec Tokin Corporation | Secondary battery of proton conductive polymer |
-
2010
- 2010-12-27 RU RU2010153147/07A patent/RU2453016C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU775816A1 (en) * | 1978-12-22 | 1980-10-30 | Конотопский Ордена Трудового Красного Знамени Электромеханический Завод "Красный Металлист" | Storage battery charging device |
US5330861A (en) * | 1992-05-07 | 1994-07-19 | Ovonic Battery Company, Inc. | Metal hydride cells having improved cycle life and charge retention |
RU2153211C2 (en) * | 1998-07-15 | 2000-07-20 | Уральский электрохимический комбинат | Storage battery |
EP1205995B1 (en) * | 2000-11-13 | 2008-09-24 | Nec Tokin Corporation | Secondary battery of proton conductive polymer |
RU2296406C1 (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-27 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) | Device for accelerated charge of storage battery with asymmetric current |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Радио, 1955, №6, с.51-52. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2512190C2 (en) * | 2012-08-01 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of wood chips from felling site to processing site |
CN109417297A (en) * | 2016-04-05 | 2019-03-01 | 阿尔贝托·安德烈斯·桑塔那·拉米雷斯 | Ion power station |
RU2737002C2 (en) * | 2016-04-05 | 2020-11-24 | Альберто Андрес САНТАНА РАМИРЕЗ | Ion power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101252290B (en) | Wind electricity change paddle UPS system based on super capacitor | |
US8145362B2 (en) | Utility grid power averaging and conditioning | |
RU2013111960A (en) | BATTERY BASED ON ALKALI METAL IONS WITH A BIMETALLIC ELECTRODE | |
EP2026363A4 (en) | A supercapacitor based on electrochemistry active materials in liquid phase | |
Guerrero et al. | Overview of medium scale energy storage systems | |
JP6802694B2 (en) | Power supply stabilization system and renewable energy power generation system | |
JP2011228079A (en) | Power supply system and power source operation method | |
CN108598529B (en) | Pressure balancing device for positive and negative electrode systems of all-vanadium redox flow battery | |
RU2453016C1 (en) | Electric power accumulation device | |
JP2015042016A (en) | Solar charger | |
CN101562343A (en) | Energy-saving method of implementing electric power peak cutting and valley filling by adopting super capacitor | |
CN104078695A (en) | Full-sedimentary type lead acid liquid current battery energy storing device | |
CN107972516A (en) | New-energy automobile drive system based on compound hydrogen fuel, lithium ion battery | |
CN100481601C (en) | Three-electrode electro chemical cell | |
KR20220014737A (en) | Smart Battery Management System for Redox Flow Battery | |
WO2013184017A1 (en) | Electrical energy accumulation device based on a gas-electric battery | |
CN108321467A (en) | A kind of metal-air battery, battery pack and apply its device | |
CN115769094A (en) | System and method for monitoring one or more characteristics of a supercapacitor | |
KR101430134B1 (en) | Method and System for Battery Management | |
Nakatsugawa et al. | Discharge behavior of water-activated magnesium battery | |
EP0727838A4 (en) | Alkali accumulator | |
Antonucci et al. | Electrochemical energy storage | |
JP2008123916A (en) | Fuel cell power generation system | |
CN215070212U (en) | Battery case with waterproof drainage structure | |
US20170104232A1 (en) | Mini hydrogen battery charger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131228 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141127 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151228 |