МПК Н01M 2/18. Батарея ТОТЭ планарной геометрии Полезная модель относится к биполярной пластине для батарей топливных элементов, в частности, твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), которая


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
МПК Н01 M 2/18 Батарея ТОТЭ планарной геометрии Полезная модель относится к биполярной пластине для батаре й топливных элементов, в частности, твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), которая служит для создания электропроводящего соединения между анодом одного топливного элемента и катодом другого топливного элемента, а также разделения анодной и катодной газовых камер соотв етствующих топливных элементов. Далее, полезная модель относится к батарее топливных элементов, в частности, к батарее ТОТЭ. Полезная модель может быть использована для изготовлени я энергоустановок на базе высокотемпературных топливных элементов планарной геометрии . Для увеличения электрической мощности и напряжения, вырабатываемых топливными элементами, их обычно объ единяют в так назыв аемую батарею топливных элементов. При этом чаще всего применяют последовательную схему соединения, при которой анод одного топливного элемента соединён электрически с катодом следующего топливного элемента. Для работы топливного элемента его катод должен находиться в окислительной атмосфере, например, в воздухе, а анод — в восстановительной атмосфере, например, в водороде. Смешивание газов недопустимо. Поэтому электрический контакт топливных элементов обеспечивают посредством так называемой биполярной плас тины, непроницаемой для газов . Во многих случаях биполярная пластина содержит на одной или обеих контактных поверхностях системы газораспределительных каналов, с помощью которых на электроды подводятся рабочие газы и отводятся продукты реакции. Для уплотне ния соединен ий применяют стеклокерамические, композиционные, металлические либо иные высокотемпературные герметики . В зависимости от соотношения направлений течения газов в анодной и катодной камерах различают конфигурацию с параллельным направлением поток ов и конфигурацию со скрещенным направлением потоков. Батарея с требуемым числом топливных элементов полу чается повторением базового узла, содержащего минимум один топливный элемент , минимум одну биполярную пластину и несколько вспомогательных деталей из м еталла или керамики. Концевые пластины обычно имеют несколько иную конструкцию по сравнению с биполярными пластинами. Известна конструкция батареи, в которой топливо к топливным элементам подаётся с помощью сквозных отверстий в топливных элементах ⠀ US20141 27604A1 , опубл. 2014.05.08 , МПК Н01М8/02) . Она позволяет относительно просто организовать герметизацию с помощью одной биполярной пластины , однако требует более сложной и дорогой конструкции самих топливных элементов, а также обеспечивает невысокую равноме рность обдува анода топливом. Изготовление топливных элементов сложной формы сопряжено с дополнительными техническими трудностями и рисками. Известны несколько вариаций конструкции батареи без отверстий в топливных элементах, например, US2010081026A1 ⠀ опуб л. 2010.04.01 , МПК Н01М8/04, Н01М8/10 ⤀ . Она содержит повторяющийся узел, состоящ ий из одного топливного элемента без отверстий в рамке , высокотемпературного герметика , металлической биполярной пластины и концевых пластин . Газовые потоки организованы в скре щенной конфигурации. В данном случае применяется дополнительная рамка с отверстиями, в которую топливный элемент вклеивается по периметру, что практически с точки зрения герметизации превращает его в топливный элемент с отверстиями. Такая конструкция, наиб олее близкая к предлагаемой, содержит минимум одну дополнительную деталь с характерными размерами топливного элемента и лишний герметизирующий шов. Большое количество деталей усложняет конструкцию и схему склейки, что увеличивает стоимос ть изделия и вероят ность брака. Т ехнически й результат , на достижение которого направлена заявляемая полезная модел ь, состоит в упрощении конструкции за счёт исключения рамки, в которую вклеивался топливный элемент, и замены её двумя вкладышами, интегрированными в биполярную пластину, а также в увеличении надёжности сборки за счёт сопутствующего уменьшения общей длины герметизируемых соединений . Для достижения указанного технического результата батарея ТОТЭ планарной геометрии имеет повторяющийся узел, состо ящий из, как минимум, одного топливного элемента без отверстий, высокотемпературного герметика , концевых пластин и одной металлической биполярной пластины, имеющей в составе разделительные вкладыши в зоне контакта биполярной пластины с кромкой пластины топливн ого элемента . На рисунке показан разнесённый вид батареи из двух ТОТЭ , содержащи й следующие основные элементы: 1 - Анодная концевая пластина 2 - Разделительные вкладыши 3 - Катодная концевая пластина 4 - Воздушные магистральные отверстия 5 - Топливные магистр альные отверстия 6 - Топливный элемент 7 - Биполярная пластина 8 - Высокотемпературный герметик Не показаны контактные материалы, наносимые на токосъёмные рёбра и/или электроды топливного элемента. Перед сборкой батареи вкладыши 2 при вариваются или припаивают ся , либо другим жёстким способом крепятся к анодной стороне основной биполярной пластины 7 и анодной концевой пластины 1 . Таким образом, вкладыши выполняют функцию подложки для герметика , позволяя не допустить контакта кромки топливного элемента и топлива . Катодная концевая пластина 3 содержит входные и выходные отверстия 5 и 4 для топлива и в оздуха , соответственно . Во время работы поток топлива может свободно проходить по топливным каналам под вкладышами 2 , в то время как ровная поверхность биполярной плас тины 7 с вкладышами 2 по контуру топливного элемента 6 обеспечивает герметизаци ю топливного элемента по всему периметру, надёжно изолируя топливо в анодной камере. Задача герметизации топлива решается методом организации топливных тоннелей в биполярной пла стине вблизи кромки топливного элемента, что позволяет избежать контакта топлива с негерметизируемой кромкой топливного элемента и создать непрерывный герметичный шов по периметру ТОТЭ, не требуя технологических отверстий в самом ТОТЭ или дополнительных ра мок с отверстиями . Для этого используются миниатюрные вкладыши. Поток топлива может свободно проходить по топливным каналам под вкладышами, в то время как ровная поверхность биполярной пластины с вкладышами п о контуру топливного элемента обеспечивает возмо жность герметизации топливного элемента по всему периметру, надёжно изолируя топливо в анодной камере. Таким образом, вкладыши выполняют функцию подложки для герметика. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Батарея ТОТЭ планарной геометрии, содержащая повторяющийся уз ел, состоящий из, как минимум, одного топливного элемента без отверстий, высокотемпературного герметика и одной металлической биполярной пластины, имеющей в составе разделительные вкладыши в зоне контакта биполярной пластины с кромкой пластины топливного э лемента. РЕФЕРАТ Полезная модель относится к биполярной пластине для батаре й твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), служащей для создания электропроводящего соединения между соседними ТОТЭ , а также разделения анодной и катодной газовых камер указанных ТОТЭ . Сущность полезной модели заключается в том, что в биполярн ых пластин ах при помощи разделительных вкладышей формируются тоннели для топлива, при этом вкладыши служат подложкой для высокотемпературного герметика. Данное техническое решение позволяет со здать непрерывный герметичный шов по периметру ТОТЭ, не требуя технологических отверстий в сам их ТОТЭ или дополнительных рамок с отверстиями. Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в упрощении конструкц ии за счёт исключения рамки, в которую вклеивался топливный элемент, и замены её двумя вкладышами, интегрированными в биполярную пластину, а также в увеличении надёжности сборки за счёт сопутствующего уменьшения общей длины герметизируемых соединений. Батарея ТОТЭ планарной геометрии

Приложенные файлы

  • pdf 34288040
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий