×
20.05.2014
216.012.c521

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к энергетике, в частности к системе диагностики топливного элемента и других химических источников электроэнергии, и может использоваться в автономных, резервных, авиационных энергоустановках. Техническим результатом, достигаемым предлагаемым способом, является качественный и непрерывный контроль, позволяющий отслеживать состояние топливного элемента и предсказывать его работоспособность и длительность работы. В предложенном способе измеряют напряжение эталонного электрода, установленного на одном из рабочих электродов топливного элемента, и вычисляют степень его износа и сравнивают со значением критического износа источника тока, после чего делают вывод о пригодности или непригодности дальнейшей эксплуатации источника тока. 1 ил.
Основные результаты: Способ диагностирования топливного элемента, основанный на сборе данных с помощью датчиков и передаче информации от них к контроллерам с последующим хранением их в запоминающем устройстве и сравнении их с контрольными данными, отличающийся тем, что дополнительно измеряют напряжение эталонного электрода, установленного на одном из рабочих электродов топливного элемента, вычисляют степень износа электрода по формуле: , где G - степень износа электрода; U - значение напряжения рабочего электрода; U - значение напряжения эталонного электрода, сравнивают полученный результат с критическим значением износа G и, если G>G, то источник тока считают непригодным к дальнейшей эксплуатации.

Изобретение относится к энергетике, в частности к системе диагностики топливного элемента и других химических источников электроэнергии и может использоваться в автономных, резервных, авиационных энергоустановках.

Известны способы контроля топливного элемента [патент RU 2408477 C1, МПК B60L 11/18, 08.06.09; патент RU 2008106258 A, МПК H01M 8/04, 10.09.2009], основанные на сборе данных с помощью датчиков, информация от которых передается контроллерам с последующим хранением их в запоминающем устройстве и сравнении с контрольными данными, находящимися в базе данных компьютера.

Недостатком такого способа является отсутствие объективной оценки работоспособности топливного элемента вследствие износа электродов. Компьютер фиксирует характеристики и выдает информацию о работоспособности топливного элемента без выяснения причин их снижения.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым способом, является качественный и непрерывный контроль, позволяющий отслеживать состояние электродов топливного элемента и предсказывать его работоспособность, прогнозировать ресурс работы по причине изнашивания электродов.

Указанный технический результат достигается тем, что способ диагностирования топливного элемента основан на сборе данных с помощью датчиков и передаче информации от них к контроллерам с последующим хранением их в запоминающем устройстве и сравнении их с контрольными данными.

Сущность заявляемого способа заключается в сравнении в блоке контроля текущего значения напряжения топливного элемента с контрольным, формируемым эталонным электродом, по результатам которого можно судить о степени износа рабочего электрода топливного элемента.

Известно, что на электрические характеристики топливного элемента оказывают влияние внешние факторы, такие как давление и температура, приводящее к изменению текущего значения напряжения при одной и той же нагрузке [см., например, Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф. Электрохимические генераторы. М.: Энергоиздат, 1982. С.316-319]. Таким образом, разница между текущим значением напряжения и контрольным значением, заложенным в базе данных компьютера, будет меняться от внешних условий, и поэтому по ней трудно оценить работоспособность топливного элемента. С другой стороны, на снижение значения напряжения оказывает влияние состояние электродов, которые в процессе работы подвержены коррозии, изменению структуры, дезактивации и износу катализаторов и др. Причем износ электродов зависит от величины тока нагрузки так, что при его большем значении процесс износа происходит интенсивнее. Если сравнить характеристики электрода, работающего под нагрузкой, с электродом, работающим под малым током, то по разности значений напряжения между ними можно судить о степени износа рабочего электрода и работоспособности топливного элемента. Эталонный электрод электрически не соединен с нагрузкой, поэтому через него протекает меньший ток, что приводит к меньшей степени изнашивания, чем на рабочем электроде. Таким образом, он показывает эталонное значение, сравнивая которое со значением рабочих электродов в блоке контроля можно судить о состоянии рабочего электрода топливного элемента. К тому же, эталонный электрод является частью мембранно-электродного блока, поэтому он реагирует на изменение внешних факторов также как и рабочие электроды. Таким образом, осуществляется «настройка» системы под новые условия работы, а разность между текущим и контрольным значениями зависит только от состояния электродов. По этой разности можно судить о степени износа электродов по следующей формуле:

Контрольным показателем исчерпания срока службы топливного элемента является снижение его энергозапаса и в частности значения напряжения до уровня, установленного в нормативно-технической документации для данного типа источника, который для химических источников тока может изменяться в пределах 20%-50% [см. Варыпаев В.Н., Дасоян М.А., Никольский В.А. Химические источники тока. М.: «Высшая школа», 1990].

Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого изображена на фигуре, где обозначено: 1 - первый электрод; 2 - второй электрод; 3 - эталонный электрод; 4 - блок контроля; 5 - ионообменная мембрана.

Эталонный электрод представляет собой поверхность любого электрода, меньшую по площади рабочего электрода. Он электрически подсоединен к устройству сравнения в блоке контроля, отдельно от основного электрода, что позволяет протекать через него меньшему току.

Блок контроля представляет собой устройство (компьютер), позволяющее сравнивать текущее и контрольное значения и в зависимости от результата сравнения по заданному алгоритму выводить информацию о состоянии топливного элемента.

Устройство работает следующим образом: при подключении нагрузки к топливному элементу в нем проходит электрохимическая реакция, в результате которой вырабатывается электрический ток. В процессе работы происходит изнашивание электродов, что приводит к ухудшению работы топливного элемента и снижению его характеристик. С помощью датчиков измеряют значения напряжения эталонного и рабочего электродов, вычисляют разность между ними, определяют по вышеприведенной формуле степень износа рабочего электрода, сравнивают его с критическим значением и определяют работоспособность источника. При изменении внешних факторов при той же нагрузке происходит смещение значения напряжения как эталонного, так и рабочего электрода на одинаковую величину, поэтому в процессе работы разность между ними определяется только состоянием электродов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет объективно оценить состояние электродов топливного элемента, заранее спрогнозировать ресурс работы и предупредить выход его из строя по причине изнашивания электродов.

Способ диагностирования топливного элемента, основанный на сборе данных с помощью датчиков и передаче информации от них к контроллерам с последующим хранением их в запоминающем устройстве и сравнении их с контрольными данными, отличающийся тем, что дополнительно измеряют напряжение эталонного электрода, установленного на одном из рабочих электродов топливного элемента, вычисляют степень износа электрода по формуле: , где G - степень износа электрода; U - значение напряжения рабочего электрода; U - значение напряжения эталонного электрода, сравнивают полученный результат с критическим значением износа G и, если G>G, то источник тока считают непригодным к дальнейшей эксплуатации.
СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА
СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-7 of 7 items.
27.05.2013
№216.012.459b

Аэродромный энергомодуль на топливных элементах

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в автономных, резервных, мобильных аэродромных и авиационных энергоустановках. Техническим результатом является возможность обеспечения энергией потребителей при выходе из строя одного или нескольких топливных элементов в генераторе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483396
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.459c

Система запуска авиационных двигателей

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в автономных, резервных, авиационных энергоустановках. Техническим результатом является преобразование энергии топливных элементов в электрическую энергию повышенного качества с заданными выходными параметрами для надежного питания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483397
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.09.2014
№216.012.f958

Способ определения динамического давления одиночной подвижной нагрузки на проезжую часть автодорожных мостов

Изобретение относится к области весоизмерительной техники и может быть использовано для создания приборов по определению динамического давления на пролетные строения автодорожных мостов, проезжих частей автодорог, взлетно-посадочных полос аэродромов. Способ состоит в измерении динамического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529669
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.06.2015
№216.013.5069

Свч-способ определения диэлектрической проницаемости и толщины покрытий на металле

Предложен способ определения диэлектрической проницаемости и толщины твердых образцов на металле. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения толщины и диэлектрической проницаемости материала на металле. Способ предусматривает возбуждение электромагнитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552106
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.12.2015
№216.013.9c46

Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах

Изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, в частности для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение чувствительности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571631
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.12.2015
№216.013.9c47

Свч-способ определения осажденной влаги в жидких углеводородах

Предлагаемое изобретение относится к способам определения влажности. Оно может найти применение в нефтехимической промышленности, и в частности, для экспресс-контроля качества авиационных керосинов в условиях аэродрома. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571632
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.04.2016
№216.015.359d

Способ определения износа фрикционных накладок тормозных колодок в автомобиле с гидравлическим приводом тормозной системы

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к тормозным системам с гидравлическим приводом. Способ определения износа фрикционных накладок заключается в определении количества тормозной жидкости, проходящей через гидравлический привод тормозных колодок колеса при торможении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581450
Дата охранного документа: 20.04.2016
Showing 91-100 of 140 items.
27.12.2013
№216.012.9186

Способ определения характеристик поля поражения снаряда и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области полигонных испытаний боеприпасов. Предусмотрено дополнительное размещение двух датчиков на заданном расстоянии между собой, выполнение конструкции датчиков в виде трех перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и фотоприемников, осуществление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502947
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.91d7

Устройство для передачи и приема информации с использованием нелинейно-частотно модулированных сигналов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено при создании систем высококачественной радиосвязи. Наличие в устройстве для передачи и приема информации с использованием нелинейно-частотно модулированных сигналов на передающей стороне первого и второго генераторов нелинейно-частотно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503028
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.01.2014
№216.012.9593

Способ двухуровневого управления техническими средствами и система для его осуществления

Изобретения относятся к области управления техническими средствами (ТС) и могут быть использованы для управления ТС различного назначения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, за счет сбора, обработки, анализа данных об объектах воздействия, принятия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503985
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.9847

Ручка управления двигателем для одновременного отклонения сопла в вертикальной и горизонтальной плоскостях

Изобретение относится к авиации, а именно к управлению величиной и направлением тяги с помощью подвижных сопел. Ручка управления двигателем для отклонения сопла состоит из рычага управления, паза рычага управления, внешней поворотной рукоятки, фиксатора, принадлежащего внешней поворотной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504682
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.991b

Способ демодуляции фазомодулированных и частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации

Изобретение относится к области радиосвязи и радиолокации. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приемника. Способ демодуляции фазомодулированных и частотно-модулированных сигналов отличается тем, что в качестве нелинейного элемента используют трехполюсный нелинейный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504894
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.991f

Способ демодуляции фазомодулированных и частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации

Группа изобретений относится к области радиосвязи и радиолокации. Технический результат изобретения заключается в расширении области физической реализуемости изменения действительной и мнимой составляющих сопротивлений источника сигнала и нагрузки, в пределах которых одновременно обеспечивается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504898
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.02.2014
№216.012.9f6e

Способ поражения наземных станций активных помех бортовым радиолокационным станциям самолетов самонаводящимся по радиоизлучению оружием и система для его осуществления

Использование: относится к области управляемого оружия и может быть использовано в способе поражения наземных станций активных помех бортовым радиолокационным станциям самолетов самонаводящимся по радиоизлучению оружием и система для его осуществления. Сущность: пуск самонаводящегося по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506522
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.02.2014
№216.012.9f81

Способ определения координат, курса и скорости воздушного судна

Изобретение относится к области навигации воздушного судна (ВС) и может быть использовано для коррекции навигационных систем BC по скорости, координатам и курсу. Технический результат - повышение точности коррекции навигационной системы ВС по курсу, координатам и скорости. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506541
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.02.2014
№216.012.9f88

Цифровой измеритель скорости изменения температуры

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для измерения скорости изменения температуры в автоматизированных системах управления нагревом изделий, а также колодцев и печей в металлургической промышленности. Заявлен цифровой измеритель скорости изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506548
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a1c7

Взлетно-посадочная полоса

Изобретение относится к оборудованию аэродромов, в частности к средствам обеспечения посадки летательных аппаратов в ограниченной видимости. Взлетно-посадочная полоса (ВПП) состоит из искусственного покрытия (1), вогнутого к середине участка с перепадом высот более 10 м, радио- и осветительного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507130
Дата охранного документа: 20.02.2014
+ добавить свой РИД